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一种光栅转动分光光谱仪光谱波长标定方法
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申请号:201510178635.5 申请日:2015-04-16
摘要:本发明公开了一种光栅转动分光光谱仪光谱波长标定方法,利用工作于Littrow条件下的光栅方程推导出光波长和光学编码器读数之间的关系,建立理论标定模型;并利用两点解方程法进行光谱波长标定;最后为保证不同光谱仪测量同一波长光栅目标位置的一致性,利用标定参数进行初始波长定位。本发明方法的优点为:(1)标定步骤简单而有效,在保证标定精度的前提下,减少了标定工作量和计算量;(2)在保证波长准确度的前提下,只需要使用两台不同波长值的标准光源即可完成标定工作,标定时间短,标定效率高,标定成本低;(3)通过已知理论建立了标定模型,无需采用曲线拟合,综合考虑了不同光谱仪之间影响标定的因子,标定更加合理可行,标定精度更高。
申请人: 中国电子科技集团公司第四十一研究所
地址: 266555 山东省青岛市经济技术开发区香江路98号
发明(设计)人: 侯喜报 张志辉 刘磊 韩顺利
主分类号: G01J3/28(2006.01)I
分类号: G01J3/28(2006.01)I G01J3/18(2006.01)I
  • 法律状态
2016-10-26  授权
2015-09-23  实质审查的生效IPC(主分类):G01J 3/28申请日:20150416
2015-08-26  公开
注:本法律状态信息仅供参考,即时准确的法律状态信息须到国家知识产权局办理专利登记簿副本。
  • 其他信息
主权项  一种光栅转动分光光谱仪光谱波长标定方法,光栅由直流无刷电机直接驱动,并通过光学编码器直接读取光栅的角位置;在光学编码器上连接有插值电路;其特征在于,所述光谱波长标定方法包括如下步骤:a建立光谱波长标定理论模型光栅相对光学编码器索引孔转动角度与光学编码器读数关系为:<mrow><mi>C</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>&theta;</mi><mrow><mn>2</mn><mi>&pi;</mi></mrow></mfrac><mo>&times;</mo><mi>P</mi><mo>&times;</mo><mi>M</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中,C为光学编码器读数,θ为光栅相对光学编码器索引孔转动角度,P为光学编码器旋转一周输出的脉冲数;M为插值电路的插值比;设θ0代表待标定光谱仪的光栅起始位置,即直流无刷电机转动至光学编码器索引孔处对应光栅的入射角,则(θ+θ0)满足衍射级次为1,且工作于Littrow条件下的光栅方程:λ=2dsin(θ+θ0)????????????(2)其中,d为光栅常数,λ为光波长;由式(2)可得:<mrow><mi>&theta;</mi><mo>=</mo><mi>arcsin</mi><mfrac><mi>&lambda;</mi><mrow><mn>2</mn><mi>d</mi></mrow></mfrac><mo>-</mo><msub><mi>&theta;</mi><mn>0</mn></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>将式(3)带入式(1),可得:<mrow><mi>C</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>arcsin</mi><mfrac><mi>&lambda;</mi><mrow><mn>2</mn><mi>d</mi></mrow></mfrac><mo>-</mo><msub><mi>&theta;</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>&pi;</mi></mrow></mfrac><mo>&times;</mo><mi>P</mi><mo>&times;</mo><mi>M</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>式(4)即为光谱波长标定的理论模型;b采用两点解方程法进行光谱波长标定由式(4)可知,为确定光波长λ与光学编码器读数C的关系,需要计算待标定光谱仪光栅的起始位置θ0和光栅常数d值,具体计算过程如下:首先通过检测光学编码器的索引脉冲输出信号,将待标定光谱仪的光栅转动至光学编码器索引孔处;然后分别接入两路中心波长在600nm~1700nm之间的激光光源,中心波长记为λ1和λ2,由CPU控制直流无刷电机从光学编码器索引孔处开始逐渐转动,同时光学编码器开始递增计数,根据探测器输出判断是否有光被测出,并进一步求取峰值光功率,控制直流无刷电机停止在峰值光功率对应的峰值波长处;最后记录停止扫描时光学编码器的读数C1和C2,利用(λ1,C1)和(λ2,C2)这两组数据,带入式(4)解方程组,得到待标定光谱仪光栅的起始位置θ0和光栅常数d值;c开机进行初始波长定位将经过步骤b得到的θ0和d值写入待标定光谱仪的内存Flash中,记录待标定光谱仪关机前波长的目标位置;待标定光谱仪开机时执行初始波长点定位,具体过程如下:开机时首先要检测光学编码器的索引脉冲输出信号,将光栅转动至编码器索引孔处;然后将待标定光谱仪的光栅转动θ0角度,使开机后光栅的初始入射角均为零;最后需将光栅转动到上次关机前波长的目标位置。
公开号  104864959A
公开日  2015-08-26
专利代理机构  济南舜源专利事务所有限公司 37205
代理人  王连君
颁证日  
优先权  
国际申请  
国际公布  
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