一种低成本便携式光谱仪设计摘要：本文提出了一种利用光盘与CCD技术制作低成本便携式光谱仪的方法。关键词：便携式光谱仪；光盘；CCD：TH744.11物理背景光谱仪已经朝着小型化、便携化的方向迅速发展起来，使其摆脱了实验室的约束，进入到一些生产现场和在线测量中。早期光谱仪便携化只是通过制造手段将各个部件尺寸减小，制作成本高昂，没有从根本上达到结构简单化的目的。国外对便携式光谱仪的研究起步较早，目前已经出现许多商业化的便携式光谱仪。国内便携式光谱仪研究相对较晚，目前正在追赶国际先进水平。但是整体看来，便携式光谱仪造价非常昂贵，一般都达到几十万元人民币，不利于其应用。2工作原理光谱仪中分光器件有棱镜和光栅二种，光栅与棱镜比较具有一系列优点。所以光栅在光谱仪中应用广泛。光栅的性能也就越好。这就对制作狭缝有很高的要求。例如，光栅刻划室温度保持在0.01-0.0313变化范围，刻划机工作台水平振动不超过1-3微米。制作光栅的成本因此变得极高。根据光栅衍射的原理，光栅方程为dsin0=j入，入射光中包含几种不同的波长的复色光。除了零级以外，各级主最大的位置各部相同，因此将看到在衍射图样中有几组颜色不同的谱线分别对应不同的波长。通常在光栅光谱仪中，光栅的色分辨本领为P=N入，对于给定的某一级（j）光谱，波长相差A入的两谱线间的A0反比于光栅常数d,即正比于光栅密度1/d.狭缝越密，光谱展得越开。因此我们选择了光盘，光盘的刻道其实是一种反射光栅的应用。其刻道之间非常紧密，普通的光盘的轨道密度大约在1200/mm,与光谱光栅常数相近，满足制作低成本光谱仪的要求。用光盘作为光栅是反射光栅，所以经过试验选取了光盘与入射光的最适宜的角度便于反射出光。3技术分析3.1制作的基本思路（1）取一长方体匣子，并在前端开一平行于长方体表面狭缝，狭缝的宽度足够小。由于这样的狭缝相当细，因此,我们可以选取一较硬的薄片附加在纸盒缝上。（2）将光碟放在纸盒的中偏后部，且与狭缝平行，与纸盒表面成63度角（如下图）。（在切割光碟取样品时，不要将光碟的金属膜损坏）由于狭缝较窄，有可能入射光的光强不足，导致现象不明显或者无现象。因此，3.3光路设计原理在光路设计的过程中，我们省略了准直镜与物镜等光学器件。而是直接用透镜和滤光片代替。这种方法省去了光路精细调节的麻烦，同时可以使光谱仪体积大幅度缩小。其中我们选取狭缝宽度为0.5mm,光栅采用反射光栅，即用光盘代替。光栅刻线1200G/mm,效率和分辨率都较好。CCD有效长度为25mmo(1045nm-795nm)/0.2nm=1250,水平像素1250以上可以满足要求。3.4计算机处理及能达到的效果。(1)以下是我们的图像处理编程的关键性语句(定时器编程)PrivateSubTimerl_Timer()AVCapturel.TakePictureToFile“f：\abc・bmp”Picturel.Picture二LoadPicture("f：\abc.bmp")Fori二434To615be=Picturel.Point(500,i)r=beMod256Ifr