專利名稱：不同類型光譜儀的對(duì)比方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將不同類型光譜儀之間測量光譜的結(jié)果統(tǒng)一起來，使之可以相 互對(duì)比的方法，尤其涉及一種色散型光譜儀與干涉型光譜儀的對(duì)比方法。 技術(shù)背景光譜儀原理主要分為兩種 一種是以棱鏡和光柵為色散元件的色散型光譜儀，可直接獲取目標(biāo)的光譜。另一種是以邁氏或Sagnac干涉儀為核心的干涉型光譜儀， 可直接獲取目標(biāo)的干涉強(qiáng)度分布，需要經(jīng)過傅氏變換才能獲取目標(biāo)光譜。色散型光譜儀的光譜分辨率以波長X表示，基本上是以波長等間隔，這種特征 稱為"等波長分辨率"，干涉型光譜儀的光譜分辨率則以波數(shù)CJ表示，是以波數(shù)等間 隔，稱之為"等波數(shù)分辨率"。波數(shù)換算成波長時(shí)，其分辨率總是短波高，長波低， 變成不等間隔。所以，色散型光譜儀、干涉型光譜儀這兩類不同原理的儀器獲取的 光譜無法直接核對(duì)比較。特殊用途的光譜儀及成像光譜儀，特別是用于航天遙感的干涉型成像光譜儀， 生產(chǎn)后期都要進(jìn)行校核與標(biāo)定。便攜式具有較高光譜分辨率( 2nm)的寬譜段， 主要是光柵色散型光譜儀，如ASD公司的便攜式光譜輻射度計(jì)(FiddSpeC@pr0)。 采用不同類型的光譜儀進(jìn)行校核與標(biāo)定，即直接把色散型光譜儀和干涉型光譜儀獲 得的光譜進(jìn)行比對(duì)，由于差異較大，不但無法進(jìn)行定量的核對(duì)，就連定性的比對(duì)都 很困難。若采用同類型的光譜儀進(jìn)行校核與標(biāo)定，則需要一套專用的精度更高的同 類型校核與標(biāo)定設(shè)備，成本高，且設(shè)計(jì)、制作難度大。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種不同類型光譜儀的對(duì)比方法，其解決了技術(shù)背景中 用不同類型的光譜儀進(jìn)行校核與標(biāo)定，定性比對(duì)困難，無法進(jìn)行定量的核沐用同 類型的光譜儀進(jìn)行校核與標(biāo)定，成本高，且設(shè)計(jì)、制作難度大的技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下-一種不同類型光譜儀的對(duì)比方法，該方^^括以下實(shí)現(xiàn)步驟 (u)從等波長光譜分辨率光譜儀數(shù)據(jù)獲取最短波長處的光譜分辨 %，從等波數(shù)分辨率光譜儀數(shù)據(jù)獲取干涉數(shù)據(jù)的最大光程差A(yù)rnax;(1.2) 進(jìn)行傅氏變換對(duì)等波長光譜分辨率光譜儀數(shù)據(jù)依次進(jìn)行傅立葉變換，獲得等波長光譜分辨率光譜儀的數(shù)據(jù)處理的中間結(jié)果即干涉圖；(1.3) 選取切趾參數(shù)將最大光程差A(yù)max作為等波長光譜分辨率光譜儀數(shù)據(jù)傅 立葉變換后干涉圖的切趾函數(shù)參數(shù)；(1.4) 進(jìn)行矩形切趾在等波長光譜分辨率光譜儀數(shù)據(jù)傅立葉變換得到的干涉圖上點(diǎn)乘寬度為Amax的矩形切趾函數(shù)；(1.5) 進(jìn)行傅立葉反變換對(duì)經(jīng)矩形切趾的干涉圖進(jìn)行傅立葉反變換，得到等 波長光譜分辨率光譜儀光譜數(shù)據(jù)的修正光譜圖；(1.6) 進(jìn)行對(duì)比在重疊譜段范圍內(nèi)，對(duì)等波長光譜分辨率光譜儀的修正光譜圖與待比對(duì)的等波數(shù)光譜分辨率光譜儀的光譜圖進(jìn)行譜強(qiáng)度、譜線位置、光譜分辨率等主要參數(shù)的對(duì)比。以上所述待比對(duì)的等波長光譜分辨率光譜儀在短波段的光譜分辨執(zhí)<%以滿足5o0《:;71一為宜。以上所述待比對(duì)的等波長光譜分辨率光譜儀傅立葉變換后進(jìn)行切趾的函數(shù)為矩 形函數(shù)，該矩形函數(shù)的參數(shù)以采用待比對(duì)的等波數(shù)光譜分辨率光譜儀的最大光程差 為佳。以上所述待比對(duì)的等波長光譜分辨率光譜儀可以是色散型光譜儀、光楔濾光片 型光譜儀或聲光調(diào)制型光譜儀，也可以是色散型成像光譜儀、光楔濾光片型成像光譜儀或聲光調(diào)制型成像光譜儀；所述待比對(duì)的等波數(shù)光譜分辨率光譜儀可以是干涉 型光譜儀或干涉型成像光譜儀。以上所述的色散型光譜儀可以是棱鏡分光方式或光柵分光方式的色散型光譜 儀，所述的色散型成像光譜儀可以是棱鏡分光方式或光柵分光方式的色散型成像光 譜儀。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1 .采用本發(fā)明方法處理后，不同類型光譜儀得到的兩張光譜圖具有相同的光譜 分辨率，可對(duì)光譜強(qiáng)度、譜線位置等特征作出定量化比對(duì)結(jié)果2. 本發(fā)明適用于等波長光譜分辨率光譜儀與等波數(shù)光譜分辨率光譜儀之間的比 對(duì)。獲取等波長光譜分辨率光譜儀包括色散型光譜儀、光楔濾光片型光譜儀、聲光 調(diào)制型光譜儀以及以上幾種形式的成像光譜儀；獲取等波數(shù)光譜分辨率光譜儀指各 種形式的干涉型光譜儀、干涉型成像光譜儀。3. 可以用一臺(tái)輻射準(zhǔn)確度較高的棱鏡或光柵光譜儀來定量核對(duì)和標(biāo)定各種類型 的干涉型光譜儀或干涉型成像光譜儀的輻射度。4. 干涉型光譜儀與其他類型的光譜儀相比具有較高的譜線位置準(zhǔn)確度，可以用 來核對(duì)和標(biāo)定色散型、光楔濾光片型以及聲光調(diào)制型等各種形式的等波長光譜分辨 率光譜儀的譜線位置。5. 本發(fā)明無需增加硬件投入，成本低。6. 比對(duì)實(shí)現(xiàn)簡單、方便，省時(shí)省力。


圖1為本發(fā)明的處理流程示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明原理分析l.以準(zhǔn)單色光為例，波長為X，波數(shù)為CT。設(shè)光譜儀的波長分辨率為S人，對(duì)該準(zhǔn) 單色光波數(shù)分辨率為S^。(1.1)采用色散型光譜儀，則在波數(shù)域，色散型光譜儀獲得的測試光譜Bs(a)與原始光譜B(d)的關(guān)系如下其中，"*"為巻積運(yùn)算符，" "為點(diǎn)乘運(yùn)算符。(1.2)對(duì)于同一光譜，由于干涉型光譜儀干涉圖采樣的局限性，存在一個(gè)最大光程差A(yù),，致使干涉型光譜儀獲得的測試光譜Bg(C7)與原始光譜B(CT)的關(guān)系如下:B鬆輔- FT1 fFTP輔]，fl —-② l 、該徴雄"(13) 二者比較時(shí)，將色散型光譜儀獲得的光譜以干涉型原理進(jìn)行變換，并以干涉光譜儀的最大光程差A(yù)max為參數(shù)的矩形函數(shù)進(jìn)行截趾，即在傅立葉變換后的干涉光譜上點(diǎn)乘一個(gè)矩形函數(shù)n i惑，貝頓IJ試變換光譜Bs-g(CT)與原始光譜B(CT)的關(guān)系如下:Bs—変《ct) - FT—1! FT與千涉型光譜儀獲得的測試光譜Bg(CT)相比，由于色散型光譜儀本身分辨率的限制，在測試變換光譜Bs.g(cO中引入Sinc切趾函數(shù)，將對(duì)測試變換光譜BJa)的光譜分辨率產(chǎn)生影響。根據(jù)由Sine切趾函數(shù)和矩形函數(shù)所共同確定的切趾函數(shù)的性質(zhì)，可以得到當(dāng)5%《+時(shí)，對(duì)測試變換光譜B^((j)的光譜分辨率不產(chǎn)生影響。餘IM當(dāng)6%>+時(shí)，對(duì)測試變換光譜Bs.g(a)的光譜分辨率會(huì)產(chǎn)生影響，出現(xiàn)信噪比非常差的偽分辨。 2.以復(fù)色光為例。色散型光譜儀獲得的每個(gè)譜段的波數(shù)分辨率fe是不同的，只有在滿足條件的譜 段，將色散型光譜儀獲得的光譜以干涉型原理進(jìn)行變換后，其光譜分辨率才與要求 的波數(shù)分辨執(zhí)ff—致。故在待比較譜段，只需最低波數(shù)分辨率即短波處滿足&%《+條件即可。^鵬鑼參見圖1，以色散型光譜儀與干涉型光譜儀之間的校核與標(biāo)定為例，本發(fā)明的 實(shí)現(xiàn)步驟如下(1.1) 獲取色散型光譜儀的光譜數(shù)據(jù)的短波光譜分辨率60e，從等波數(shù)分辨率光譜數(shù)據(jù)獲取最大光程差八max;(1.2) 進(jìn)行傅氏變換對(duì)等波長分辨率光譜數(shù)據(jù)依次進(jìn)行傅立葉變換，獲得色
散型光譜儀的干涉圖；(1.3) 選取切趾參數(shù)即將最大光程差A(yù)^作為色散型光譜儀數(shù)據(jù)傅立葉變換 后的切趾函數(shù)的參數(shù)；(1.4) 進(jìn)行矩形切趾在色散型光譜儀傅立葉變換得到的干涉圖上點(diǎn)乘一個(gè)寬 度為Amax矩形切趾函數(shù)-,(1.5) 進(jìn)行傅立葉反變換對(duì)經(jīng)矩形切趾的干涉圖進(jìn)行傅立葉反變換，得到色 散型光譜儀的光譜圖；(1.6) 進(jìn)行直接對(duì)比在重疊譜段范圍內(nèi)，對(duì)色散型光譜儀的光譜圖與待比對(duì) 的干涉型光譜儀的光譜圖進(jìn)行譜強(qiáng)度、譜線位置、光譜分辨率等主要參數(shù)的對(duì)比。 即校核與標(biāo)定。具有較高光譜分辨率的色散型光譜儀獲得的光譜圖變成干涉圖后，可以根據(jù)待 比對(duì)干涉型光譜儀的最大光程差自由地選擇相同的最大光程差進(jìn)行截?cái)?，亦即同?臺(tái)色散型光譜儀可以對(duì)各種不同光譜范圍與不同光譜分辨率的干涉型成像光譜儀進(jìn) 行校核，只是被比對(duì)兩者的光譜范圍應(yīng)相同。
權(quán)利要求
l.一種不同類型光譜儀的對(duì)比方法，該方法包括以下實(shí)現(xiàn)步驟(1.1) 從等波長光譜分辨率光譜儀數(shù)據(jù)獲取最短波長處的光譜分辨率^%，從 等波數(shù)分辨率光譜儀數(shù)據(jù)獲取干涉數(shù)據(jù)的最大光程差A(yù)m雙；(1.2) 進(jìn)行傅氏變換對(duì)等波長光譜分辨率光譜儀數(shù)據(jù)依次進(jìn)行傅立葉變換， 獲得等波長光譜分辨率光譜儀的數(shù)據(jù)處理的干涉圖；(1.3) 選取切趾參數(shù)將最大光程差A(yù)m^作為等波長光譜分辨率光譜儀數(shù)據(jù)傅 立葉變換后干涉圖的切趾函數(shù)參數(shù)；(1.4) 進(jìn)行矩形切趾在等波長光譜分辨率光譜儀數(shù)據(jù)傅立葉變換得到的干涉 圖上點(diǎn)乘寬度為Amax的矩形切趾函數(shù)；(1.5) 進(jìn)行傅立葉反變換對(duì)經(jīng)矩形切趾的干涉圖進(jìn)行傅立葉反變換，得到等 波長光譜分辨率光譜儀光譜數(shù)據(jù)的修正光譜圖；(1.6) 進(jìn)行對(duì)比在重疊譜段范圍內(nèi)，對(duì)等波長光譜分辨率光譜儀的修正光譜 圖與待比對(duì)的等波數(shù)光譜分辨率光譜儀的光譜圖進(jìn)行譜強(qiáng)度、譜線位置或光譜分辨 率的對(duì)比。
2.應(yīng)據(jù)權(quán)利要求1所述的不同類型光譜儀的對(duì)比方法，其特征在于所述待比 對(duì)的等波長光譜分辨率光譜儀在短波段的光譜分辨翱％滿足&。 S +。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不同類型光譜儀的對(duì)比方法，其特征在于所述 待比對(duì)的等波長光譜分辨率光譜儀傅立葉變換后進(jìn)行切趾的函數(shù)為矩形函數(shù)，該矩 形函數(shù)的參數(shù)為待比對(duì)的等波數(shù)光譜分辨率光譜儀的最大光程差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的不同類型光譜儀的對(duì)比方法，其特征在于所述待比 對(duì)的等波長光譜分辨率光譜儀為色散型光譜儀、光楔濾光片型光譜儀或聲光調(diào)制型 光譜儀以及色散型成像光譜儀、光楔濾光片型成像光譜儀或聲光調(diào)制型成像光譜儀; 所述待比對(duì)的等波數(shù)光譜分辨率光譜儀為干涉型光譜儀或干涉型成像光譜儀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的不同類型光譜儀的對(duì)比方法，其特征在于所述的色 散型光譜儀為棱鏡分光方式或光柵分光方式的色散型光譜儀，所述的色散型成像光 譜儀為棱鏡分光方式或光柵分光方式的色散型成像光譜儀。
全文摘要
一種不同類型光譜儀的對(duì)比方法，其從等波長光譜分辨率光譜儀數(shù)據(jù)獲取最短波長處的光譜分辨率，從等波數(shù)分辨率光譜儀數(shù)據(jù)獲取干涉數(shù)據(jù)的最大光程差，進(jìn)行傅氏變換，以最大光程差作為等波長光譜分辨率光譜儀數(shù)據(jù)傅立葉變換后干涉圖的切趾函數(shù)參數(shù)，進(jìn)行矩形切趾、傅立葉反變換，在重疊譜段范圍內(nèi)對(duì)等波長光譜分辨率光譜儀的修正光譜圖與待比對(duì)的等波數(shù)光譜分辨率光譜儀的光譜圖進(jìn)行譜強(qiáng)度、譜線位置或光譜分辨率等參數(shù)的對(duì)比。本發(fā)明解決了技術(shù)背景中用不同類型的光譜儀進(jìn)行校核與標(biāo)定較困難且成本高的技術(shù)問題。本發(fā)明可用一臺(tái)輻射準(zhǔn)確度較高的棱鏡或光柵光譜儀來定量核對(duì)和標(biāo)定各種類型的干涉型光譜儀或干涉型成像光譜儀的輻射度。
文檔編號(hào)G01J3/12GK101144736SQ20071001897
公開日2008年3月19日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者喬衛(wèi)東, 福 李, 楊建峰, 彬 薛, 趙葆常, 馬小龍 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所