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摘要：衍射光栅是一种单元光学元件，最早在19世纪被首次制造出来，在很多学科的进展中，都发挥了举足轻重的作用。它的运用范围可以说覆盖了农轻重、吃穿用、海陆空等各个方面，著名科学家George.R.Harrison教授论述到，“我们很难找出另一种像衍射光栅这样的给众多科学领域带来更为重要信息的简单器件。物理学家、天文学家、化学家、生物学家、冶金学家等用它作为日常的非常卓越的精密工具，用作原子种类的探测器以确定天体的特性和行星中空气的有着，探讨原子和分子的结构，以及获取有助于现代科学进展的种种信息”[1]。而光栅的衍射效率是衡量光栅性能的主要指标。在本仪器研制之前，国内光栅衍射效率多采取线光谱法和手动设备进行检测。测试数据不能完全反应光栅的性能。本论文在前人的基础上，设计了一种全自动的连续光谱衍射效率测试仪器，该仪器的研制成功，大大提升光栅检验的速度和精度，降低了操作人员的工作强度和操作难度。在本论文中，首先介绍了衍射光栅和衍射效率的基本概念，通过比较三种衍射效率测试的基本策略，提出了一种基于连续光谱法的全自动光栅衍射效率测试仪的设计理念。全自动光栅衍射效率测试仪的设计涵盖了：光学设计与优化、精密机械设计、电机数控系统、弱信号放大、模数转换、用户软件开发等技术手段。在本论文中，首先简单介绍了该仪器的光学设计与优化、精密机械设计的部分历程。然后，电子学设计部分详细的论述了：1）电子学的总体设计历程，给出了电控系统的整体框图；2）电机数控系统包括，电机的选型、电机驱动器的主要参数；3）信号放大采集系统包括，传感器的选型和主要参数，AD芯片的选型和主要参数；4）光电倍增管的高压自动切换技术的提出和主要设计参数。在用户软件设计部分论述了：1）选择软件开发平台；2）制定上位机与下位机之间的通讯协议；3）光栅自动位置调整的对策；4）软件系统几个主要流程；5）给出了包括光栅自动位置调整、光电倍增管高压自动切换等几个关键程序代码；6）展示了用户软件的操作界面。最后，根据仪器的设计任务书，对仪器进行了包括：全波段衍射效率测量、波长通带宽度、仪器稳定性精度、测量重复性精度、仪器测量速度等指标的测试，给出了全部的测试策略和测试数据。测试结果表明，该仪器符合设计要求，满足用户利用标准。本仪器的成功研制，提升了国内的光栅衍射效率测试水平，有利于光栅质量制约，增强中国光栅的国际竞争力。关键词：光栅论文衍射效率论文全自动论文VB论文光电倍增管论文
摘要4-6
Abstract6-10
第1章 绪论10-13
1.1. 衍射光栅及衍射效率10
1.2. 探讨作用10-11
1.3. 国内外探讨近况11-12
1.4. 本论文的探讨内容12-13
第2章 光栅衍射效率相关测试技术13-17
2.1. 引言13
2.2. 光栅衍射效率自动测试仪的工作原理13-15
2.3. 激光器单点法15
2.4. 单色器线谱法15-16
2.5. 单色器连续光谱法16
2.6. 本章小结16-17
第3章 仪器浅析与设计17-44
3.1. 引言17
3.2. 仪器的主要设计指标17
3.3. 光学设计17-22
3.4. 结构设计22-23
3.5. 电子学设计23-30
3.5.1. 总体设计23-24
3.5.2. 电机驱动制约板24-27
3.5.3. 信号放大采集板27-28
3.5.4. 光电倍增管高压档位自动切换28-30
3.6. 用户软件设计30-43
3.6.1. 软件开发平台30
3.6.2. 通讯协议30-31
3.6.3. 光栅自动位置调整对策31-32
3.6.4. 程序流程图32-34
3.6.5. 关键程序代码34-42
3.6.6. 软件界面42-43
3.7. 本章小结43-44
第4章 仪器性能测试与试验44-50
4.1. 引言44
4.2. 全波段衍射效率曲线测量44-46
4.3. 波长通带宽度46-47
4.4. 稳定性测试47-48
4.5. 重复性误差测试48-49
4.6. 测量速度测试49
4.7. 小结49-50
第5章 总结与展望50-52
5.1. 主要成果及运用前景50
5.2. 工作中的主要感受50-51
5.3. 有着的不足及倡议51-52