本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)測(cè)量的光譜儀，包括法布里-珀羅干涉儀和探測(cè)器。本發(fā)明還涉及一種用于分析對(duì)象的光譜的方法。本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其上存儲(chǔ)有一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令。

背景技術(shù)：

光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)例如用于分析目標(biāo)的特性或材料含量。對(duì)象(例如氣體或氣體混合物)的光譜可以通過(guò)使用包括法布里-珀羅干涉儀和用于監(jiān)測(cè)通過(guò)法布里-珀羅干涉儀透射的光的強(qiáng)度的探測(cè)器的光譜儀來(lái)測(cè)量。使用微機(jī)械技術(shù)來(lái)生產(chǎn)法布里-珀羅干涉儀是很常見(jiàn)的。

法布里-珀羅干涉儀是基于兩個(gè)反射鏡，即輸入反射鏡和布置成面向輸入反射鏡并與輸入反射鏡具有間隙的輸出反射鏡。在該文獻(xiàn)中，“反射鏡”是其中存在反射光的一層或一組層的結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整反射鏡之間的距離來(lái)控制通帶波長(zhǎng)，即通過(guò)調(diào)整間隙的寬度來(lái)控制通帶波長(zhǎng)。法布里-珀羅干涉儀可以提供窄的透射峰，該透射峰具有可調(diào)節(jié)的光譜位置，并且可用于光譜分析。光譜儀可以提供指示反射鏡間隙的控制信號(hào)。該控制信號(hào)例如可通過(guò)控制單元來(lái)提供，并且可以根據(jù)該控制信號(hào)來(lái)控制反射鏡間隙。備選地，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)反射鏡間隙來(lái)提供控制信號(hào)，例如，通過(guò)使用電容式傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)反射鏡間隙?？刂菩盘?hào)可以是例如數(shù)字控制信號(hào)或模擬控制信號(hào)。每個(gè)光譜位置均可以與控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)。

透射峰的每個(gè)光譜位置與對(duì)應(yīng)于所述光譜位置的控制信號(hào)值之間的關(guān)系可以取決于例如法布里-珀羅干涉儀的工作溫度。由于環(huán)境溫度的變化通常影響干涉儀的工作溫度，在干涉儀的波長(zhǎng)響應(yīng)中會(huì)發(fā)生溫度漂移。干涉儀間隙的寬度例如可能會(huì)變化1[nm/℃]。反而，一些技術(shù)測(cè)量中的最大公差值僅允許間隙寬度的變化小于0.05[nm/℃]。

文獻(xiàn)us5818586描述了用于氣體濃度測(cè)量的小型化光譜儀，該光譜儀包括用于將電磁輻射導(dǎo)入待測(cè)氣體的輻射源、用于檢測(cè)穿過(guò)氣體透射的或從氣體發(fā)射的輻射的探測(cè)器、在探測(cè)器之前放置在輻射路徑中的電調(diào)諧的法布里-珀羅干涉儀、用于控制輻射源的控制電子電路、該干涉儀以及該探測(cè)器。輻射源、探測(cè)器、干涉儀和控制電子器件以小型化方式集成到常見(jiàn)的平面基板上，并且輻射源是可電調(diào)制的微機(jī)械制造的熱輻射發(fā)射器。

文獻(xiàn)us2013/0329232a1還公開(kāi)了用微機(jī)械(mems)技術(shù)制造的可控的法布里-珀羅干涉儀。根據(jù)本發(fā)明，干涉儀裝置在同一基板上具有電調(diào)諧的干涉儀和參考干涉儀。用參考干涉儀測(cè)量溫度漂移，并且該信息用于使用可調(diào)諧干涉儀對(duì)測(cè)量進(jìn)行補(bǔ)償。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的某些實(shí)施例的目的是提供一種光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。特別地，某些實(shí)施例的目的是提供一種光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，該光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)包括法布里-珀羅干涉儀和探測(cè)器。本發(fā)明的某些實(shí)施例的另一個(gè)目的是提供一種用于分析對(duì)象的光譜的方法。本發(fā)明的某些實(shí)施例的目的還在于提供一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其上存儲(chǔ)有一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令。

這些和其它目的通過(guò)如下面描述和要求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，包括：

-電調(diào)諧的珀耳帖元件，

-探測(cè)器，其用于探測(cè)來(lái)自在測(cè)量區(qū)域中的輻射源的輻射，所述探測(cè)器與珀耳帖元件熱連接，

-電調(diào)諧的法布里-珀羅干涉儀，其設(shè)置在探測(cè)器之前輻射路徑中，法布里-珀羅干涉儀與珀耳帖元件熱連接，以及

-控制電子電路，其配置成控制該珀耳帖元件、該干涉儀以及該探測(cè)器。

根據(jù)實(shí)施例，珀耳帖元件配置成為控制該干涉儀的溫度。根據(jù)實(shí)施例，珀耳帖元件還配置成控制干涉儀的溫度，以使溫度基本上保持恒定。根據(jù)另一實(shí)施例，珀耳帖元件配置成為控制探測(cè)器的溫度。

在實(shí)施例中，珀耳帖元件、探測(cè)器和干涉儀布置在位于殼體中的腔體內(nèi)或位于封裝結(jié)構(gòu)中的腔體內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，珀耳帖元件構(gòu)造成為控制腔體中的溫度。根據(jù)實(shí)施例，珀耳帖元件還配置成控制腔體中的溫度，以使溫度基本上保持恒定。珀耳帖元件附接到可移除地連接到殼體上的框架上。殼體包括散熱片以增加殼體的表面積用于獲得最佳的熱傳遞。

在一實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)電路板。

在另一實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多于一個(gè)熱敏電阻。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例的目的還可以通過(guò)用于分析對(duì)象的光譜的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法包括：

-將電調(diào)諧的法布里-珀羅干涉儀放置在由測(cè)量區(qū)域中的輻射源發(fā)射的輻射路徑中，

-通過(guò)探測(cè)器對(duì)輻射進(jìn)行探測(cè)，

-對(duì)與探測(cè)器和/或干涉儀熱連接的電調(diào)諧的珀耳帖元件進(jìn)行控制。

根據(jù)實(shí)施例，環(huán)境溫度變化對(duì)干涉儀機(jī)械尺寸的影響基本上通過(guò)珀耳帖元件來(lái)補(bǔ)償。

根據(jù)另一實(shí)施例，將珀耳帖元件控制成使得探測(cè)器或干涉儀的溫度基本保持恒定。

在一實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括濾波器，其配置成以使波長(zhǎng)的帶寬可以通過(guò)濾波器。在另一實(shí)施例中，波長(zhǎng)的帶寬是法布里-珀羅干涉儀的波長(zhǎng)的主帶寬。通常，波長(zhǎng)的帶寬在λ＝1[μm]和λ＝2[μm]之間、λ＝1[μm]和λ＝5[μm]之間或λ＝1[μm]和λ＝10[μm]之間的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。

另外，根據(jù)另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例的目的也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令，該指令能使得處理器與根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)連接，以分析測(cè)量區(qū)域中的輻射源的特性或材料含量。

通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例獲得了相當(dāng)多的效果。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。特別地，某些實(shí)施例提供了光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，其包括法布里-珀羅干涉儀和探測(cè)器。某些實(shí)施例提供了用于分析對(duì)象(例如氣體或氣體混合物或液體)的光譜的方法。另外，某些實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其上存儲(chǔ)有一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于可以通過(guò)珀耳帖元件在很大程度上補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)法布里-珀羅干涉儀和/或探測(cè)器尺寸的影響，可以實(shí)現(xiàn)較高的溫度穩(wěn)定性。通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例在光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的操作期間，可以實(shí)現(xiàn)間隙寬度的變化小于0.05[nm/℃]。同時(shí)，操作溫度范圍(即環(huán)境的溫度范圍)可以根據(jù)具體實(shí)施方式在-10[℃]和+70[℃]之間，即干涉儀和/或探測(cè)器的溫度可以在所述操作范圍內(nèi)基本上保持恒定。根據(jù)某些其他實(shí)施例，操作溫度范圍例如可以在+10[℃]和+30[℃]之間、或者在-20[℃]和+40[℃]之間。根據(jù)某一實(shí)施例，在約65℃至70℃之間的范圍內(nèi)的環(huán)境溫度可以通過(guò)珀耳帖元件來(lái)補(bǔ)償。在這種情況下，珀耳帖元件的溫度可以為40[℃]±0.05[℃]。光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的功率通常小于1[w]，即根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的系統(tǒng)的功率消耗與在65[℃]和+70[℃]之間的溫度范圍內(nèi)工作的現(xiàn)有光譜儀相比是低的。此外，根據(jù)某些實(shí)施例的殼體和框架的結(jié)構(gòu)，即殼體的散熱片和/或楔形部分以及形成框架的匹配的楔形部分高度支持熱交換。令人驚訝的是，位于珀耳帖元件和法布里-珀羅干涉儀之間的探測(cè)器的測(cè)量在干涉儀的溫度控制期間不受影響。通過(guò)測(cè)量環(huán)境的溫度和設(shè)備的波長(zhǎng)校準(zhǔn)，該系統(tǒng)可以在多個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。溫度范圍可以自動(dòng)變化，并且熱運(yùn)行可以得以改進(jìn)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了簡(jiǎn)單且緊湊的結(jié)構(gòu)。不需要額外的參考干涉儀，從而降低成本和生產(chǎn)時(shí)間，并避免由兩個(gè)干涉儀的校準(zhǔn)引起的問(wèn)題。可以提高測(cè)量的精度和穩(wěn)定性，并且對(duì)于包裝的要求更為輕便。

附圖說(shuō)明

為了更全面地了解本發(fā)明的具體實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖進(jìn)行以下描述。在這些附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的框架的示意圖，

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的框架的一部分的示意性立體圖，

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的框架的第二橫向元件的示意性立體圖，

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的插入到光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的框架中的插頭的示意性立體圖，

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的包括光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的球面透鏡的插頭的示意性橫截面圖，

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的待插入到光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的框架的封裝結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)視圖，該封裝結(jié)構(gòu)包括法布里-珀羅干涉儀、探測(cè)器和珀耳帖元件，

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的殼體的一部分的示意性俯視圖，

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的殼體的一部分的示意性立體圖，

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的一部分的示意性主視圖，

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的示意性主視圖，

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的示意性立體圖，

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的示意圖，以及

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的用于分析對(duì)象的光譜的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的框架3的示意圖?？蚣?包括第一縱向元件8和第二縱向元件9，第二縱向元件9通過(guò)第一橫向元件4與第一縱向元件8間隔。在第一橫向元件4的第一側(cè)5上固定地連接有電調(diào)諧的珀耳帖元件11。電線(xiàn)18從珀耳帖元件11通過(guò)第一橫向元件4引導(dǎo)到位于第一橫向元件4的第二側(cè)6上的電路板17。通過(guò)珀耳帖元件11，可以根據(jù)電流的方向?qū)崃繌牡谝粰M向4元件的一側(cè)傳遞到另一側(cè)，同時(shí)消耗電能。珀耳帖元件11可以用作加熱或冷卻的溫度控制器。

用于探測(cè)來(lái)自測(cè)量區(qū)域25中的輻射源24的輻射的探測(cè)器23固定地附接到珀耳帖元件11上。此外，電調(diào)諧的法布里-珀羅干涉儀10放置在探測(cè)器23之前的輻射路徑中。根據(jù)某些實(shí)施例，法布里-珀羅干涉儀10、探測(cè)器23和珀耳帖元件11可以布置在圖1中未示出的封裝結(jié)構(gòu)36中。

此外，第二橫向元件7通過(guò)螺釘和/或粘合劑14附接到框架3的第一縱向元件8和第二縱向元件9上。蓋板24另外附接到第一和第二縱向元件8、9以及第一橫向元件4上。第一縱向元件8、第二縱向元件9、第一橫向元件4和蓋板24可以例如由固體金屬塊銑削而成。

第一縱向元件8、第二縱向元件9、第一橫向元件4、第二橫向元件7以及蓋板24形成具有向一側(cè)敞開(kāi)的腔體12的框架3?？蚣?構(gòu)造成插入到測(cè)量系統(tǒng)1的殼體2中，該殼體2在圖1中未示出。將包括通道15的插頭20插入到第二橫向元件7中以提供用于從腔體3外部到腔體3內(nèi)的輻射的通道15。換句話(huà)說(shuō)，產(chǎn)生了預(yù)定的輻射路徑16。在通道15中布置有透鏡22。

珀耳帖元件11、探測(cè)器23和干涉儀10布置在框架3的腔體12中。根據(jù)這些實(shí)施例，珀耳帖元件11構(gòu)造成為控制干涉儀10的溫度。根據(jù)某些實(shí)施例，珀耳帖元件11構(gòu)造成控制探測(cè)器23的溫度。根據(jù)其它某些實(shí)施例，珀耳帖元件11構(gòu)造成控制腔體12中的溫度。在這種情況下，珀耳帖元件11例如構(gòu)造成為控制腔體12中的溫度，以使溫度基本保持恒定。

在圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的框架3的一部分的示意性立體圖。在該圖中未示出連接到第一縱向元件8和第二縱向元件9的第二橫向元件7。第二橫向元件7可以例如通過(guò)粘合劑附接到第一縱向元件8和第二縱向元件9上。根據(jù)某些實(shí)施例，還可以通過(guò)鉆孔29中的螺釘將第二橫向元件7附接到第一縱向元件8和第二縱向元件9上。根據(jù)某些其他實(shí)施例，第二橫向元件7可以通過(guò)焊接(例如通過(guò)激光焊接)而附接到第一和第二縱向元件上。將第二橫向元件附接到第一縱向元件8和第二縱向元件9上導(dǎo)致形成了腔體12?？蚣?的部分還包括穿過(guò)第一橫向元件4的開(kāi)口30，用于引導(dǎo)法布里-珀羅干涉儀10、探測(cè)器23和珀耳帖元件11的電線(xiàn)18從第一橫向元件4的第一側(cè)5到第一橫向元件4的第二側(cè)6。第一縱向元件8和第二縱向元件9還包括楔形部分40，用于使框架3的熱傳遞接觸表面的面積最大化。

在圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的框架3的第二橫向元件7的示意性立體圖。第二橫向元件7包括用于插入插頭20的開(kāi)口31。第二橫向元件7構(gòu)造成為通過(guò)粘合劑和螺釘附接到第一縱向元件8和第二縱向元件9上。

在圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例插入光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的框架3中的插頭20的示意性立體圖。插頭20包括插入第二橫向元件7的通道15。插頭20提供了用于從腔體3外部到腔體3內(nèi)部的輻射的通道15。在通道15中布置有透鏡22。插頭20還包括用于附接光纖的螺紋21，該光纖被引導(dǎo)到測(cè)量區(qū)域26中的輻射源25。

在圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例包括光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的球面透鏡22的插頭20的示意性橫截面圖。插頭20在插入第二橫向元件7的一側(cè)包括凹槽39。在輻射路徑16中布置透鏡22。透鏡22可以是例如球面透鏡、橢圓形透鏡或具有任何其它合適透鏡形式的透鏡。

在圖6中示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的插入光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1中的框架3的封裝結(jié)構(gòu)36的示意性側(cè)視圖，該封裝結(jié)構(gòu)包括法布里-珀羅干涉儀10、探測(cè)器23和單相珀耳帖元件11。

輻射可以通過(guò)孔32進(jìn)入所示的氣密密封的封裝結(jié)構(gòu)36中，該孔32中布置有濾波器33。濾波器33配置成為以使只有一定帶寬的波長(zhǎng)λ可以通過(guò)該濾波器。波長(zhǎng)λ的帶寬可以是例如法布里-珀羅干涉儀10的主帶寬。波長(zhǎng)范圍可以例如在λ＝1[μm]和λ＝2[μm]之間。根據(jù)某些其他實(shí)施例，波長(zhǎng)范圍可以是例如λ＝1[μm]和λ＝5[μm]之間或λ＝1[μm]和λ＝10[μm]之間。根據(jù)一些實(shí)施例，將濾波器33調(diào)諧到固定的波長(zhǎng)。

隨后，輻射通過(guò)法布里-珀羅干涉儀10，并且然后通過(guò)探測(cè)器23來(lái)探測(cè)。電調(diào)諧的法布里-珀羅干涉儀10包括第一半透明反射鏡和第二半透明反射鏡，將第一半透明反射鏡和第二半透明反射鏡布置成為以形成干涉儀的光學(xué)共振腔。根據(jù)某些實(shí)施例，在光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的操作期間，間隙的寬度的最大變化小于0.2[nm/℃]、小于0.1[nm/℃]或小于0.05[nm/℃]。法布里-珀羅干涉儀可以提供窄的透射峰，該透射峰具有可調(diào)節(jié)的光譜位置，并且該透射峰可用于光譜分析?？梢酝ㄟ^(guò)改變反射鏡之間的距離來(lái)改變透射峰的光譜位置。法布里-珀羅干涉儀10可以具有可調(diào)節(jié)的反射鏡間隙?？梢愿鶕?jù)控制信號(hào)來(lái)改變透射峰的光譜位置?？刂菩盘?hào)可以是例如電壓信號(hào)，其被施加到法布里-珀羅干涉儀10的壓電驅(qū)動(dòng)器上，以改變法布里-珀羅干涉儀的反射鏡間隙?？刂菩盘?hào)可以是例如電壓信號(hào)，其被施加到靜電驅(qū)動(dòng)器的電極上，以改變法布里-珀羅干涉儀10的反射鏡間隙。

探測(cè)器23(例如紅外探測(cè)器)可以包括間隔物以將探測(cè)器23布置在離法布里-珀羅干涉儀10特定的距離處。根據(jù)某些實(shí)施例，在封裝結(jié)構(gòu)36中使用的或者彼此相鄰的部件的材料具有相同的熱膨脹系數(shù)或至少相同級(jí)別的系數(shù)。間隔物可以例如由基于陶瓷材料的硅制成。通常，探測(cè)器23配置成為探測(cè)濾波后的波長(zhǎng)。根據(jù)某些實(shí)施例，探測(cè)器23配置成至少探測(cè)法布里-珀羅干涉儀10的波長(zhǎng)的帶寬。由于紅外探測(cè)器的噪聲級(jí)別隨著溫度的升高而增加，根據(jù)某些實(shí)施例，探測(cè)器的溫度穩(wěn)定在小于0.5[℃]、小于0.3[℃]、小于0.1[℃]或小于0.05[℃]的精度。

此外，在探測(cè)器23和珀耳帖元件11之間布置有基板34?；?4可以例如由陶瓷材料制成。

珀耳帖元件構(gòu)造成為控制干涉儀10的溫度t2。根據(jù)某一實(shí)施例，珀耳帖元件控制成以使干涉儀10的溫度t2保持基本恒定。根據(jù)本發(fā)明的基本上恒定的溫度意味著溫度不會(huì)改變超過(guò)1[℃]，優(yōu)選不超過(guò)0.5[℃]，甚至更優(yōu)選不超過(guò)0.1[℃]，或大于0.05[℃]。在這種情況下，干涉儀10的溫度t2可以是例如t2＝20[℃]、t2＝22[℃]、t2＝24[℃]、t2＝38[℃]、t2＝40[℃]、t2＝42[℃]或任何其它預(yù)定溫度。根據(jù)某些其他實(shí)施例，干涉儀10的溫度可以在特定范圍內(nèi)變化，例如在t2＝22.8[℃]和t2＝23.2[℃]之間變化或在t2＝39.95[℃]和t2＝40.05[℃]之間變化。在某一實(shí)施例中，珀耳帖元件構(gòu)造成控制封裝結(jié)構(gòu)36中的腔體38的溫度。

封裝結(jié)構(gòu)36可以通過(guò)使用粘合劑固定地附接到框架3的第一橫向元件4上并且同時(shí)對(duì)準(zhǔn)，粘合劑例如為導(dǎo)熱粘合劑(例如環(huán)氧樹(shù)脂)。從封裝結(jié)構(gòu)的腔體38內(nèi)部到腔體38的外部的熱交換是有效的，而不會(huì)由于溫度變化而導(dǎo)致封裝結(jié)構(gòu)36的變形。根據(jù)某些實(shí)施例，使用的粘合劑可以是柔性的。在其他情況下，封裝結(jié)構(gòu)36可以焊接到框架3上。通常，只有封裝結(jié)構(gòu)36的位于孔32相對(duì)側(cè)的表面連接到框架3上以避免熱量回流到封裝結(jié)構(gòu)36中。另外，法布里-珀羅干涉儀10、探測(cè)器23和珀耳帖元件11連接到電線(xiàn)18，電線(xiàn)18可以通過(guò)開(kāi)口30從第一橫向元件4的第一側(cè)5引導(dǎo)到第一橫向元件4的第二側(cè)6。根據(jù)某些實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)熱敏電阻布置在封裝結(jié)構(gòu)36中用于監(jiān)測(cè)封裝結(jié)構(gòu)36中的溫度梯度。例如，兩個(gè)熱敏電阻的布置提高了穩(wěn)定干涉儀10的溫度t2的能力。

在圖7中示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的殼體2的一部分的示意性俯視圖。殼體2包括散熱片19以便增加殼體2的表面積，使熱傳遞最佳。散熱片19從殼體2延伸出來(lái)以增加對(duì)環(huán)境或來(lái)自環(huán)境的傳熱速率?？梢詫⑸崞?9看作是在光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1中出現(xiàn)的熱傳遞問(wèn)題的經(jīng)濟(jì)解決方案。除了附接到框架3上的珀耳帖元件11之外(圖6中未示出)，可以通過(guò)散熱片19來(lái)減小光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的尺寸并提供簡(jiǎn)單和緊湊的結(jié)構(gòu)。殼體2還包括蓋子，以在殼體內(nèi)部形成封閉的腔體，在圖6中也未示出該蓋子。

根據(jù)某些實(shí)施例，主電路板35被附接到殼體2上。主電路板35通過(guò)電線(xiàn)連接到附接在框架3上的電路板17上。連接到珀耳帖元件11、探測(cè)器23以及法布里-珀羅干涉儀10上的主電路板35、電路板17和電線(xiàn)18形成了用于控制珀耳帖元件11、干涉儀10和檢測(cè)器23的控制電子電路。

在圖8中示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的殼體2的一部分的示意性立體圖。殼體2構(gòu)造成以使框架3將被插入到殼體2中。殼體2包括楔形部分37，并且待插入殼體2中的相應(yīng)的框架3也包括與殼體2的楔形部分37吻合的楔形部分40。形狀配合的框架3的楔形部分40和殼體2的楔形部分37提供了具有最小功率消耗的大約為所需測(cè)量溫度的最大溫度范圍。殼體2的楔形部分37和框架3的楔形部分40的布置增加了殼體2和框架3之間的接觸表面的面積，以獲得最佳的熱傳遞。根據(jù)某些實(shí)施例，殼體2還構(gòu)造成使得主電路板35將被附接到殼體2上。

在圖9中示出了根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的示意性主視圖?？蚣?被插入到殼體2中。在主電路板35和框架3之間設(shè)置間隙以避免由于與框架3的物理接觸或由于發(fā)熱而損壞主電路板。在光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的操作期間，殼體由殼體2的附加的蓋子來(lái)封閉，在圖8中未示出該蓋子。圍繞殼體2的環(huán)境溫度t1關(guān)于干涉儀10的尺寸的變化可以特別地通過(guò)布置在腔體12中的珀耳帖元件11進(jìn)行補(bǔ)償。位于殼體2中的腔體12和/或位于封裝結(jié)構(gòu)36中的腔體38和環(huán)境之間的最佳熱傳遞可以通過(guò)散熱片19以及殼體2的楔形部分37和框架3的楔形部分40來(lái)完成。

在圖10中示出了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的示意性主視圖。殼體2通過(guò)蓋子27來(lái)封閉，從而在殼體2內(nèi)形成腔體。干涉儀的溫度t2可以根據(jù)環(huán)境溫度t1由珀耳帖元件11和散熱片19控制。

在圖11中示出了根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的示意性立體圖。光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1的功率通常小于1[w]。根據(jù)某些實(shí)施例，光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的功率為1[w]或大于1[w]。

在圖12中示出了根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的示意圖。光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1用于分析環(huán)境中的輻射源25的特性或材料含量。環(huán)境的溫度t1可以例如是t1＝26[℃]，干涉儀10的溫度t2可以例如是t2＝22[℃]，即溫度差為□t＝t1-t2＝4[℃]。由于珀耳帖元件11、散熱片19和殼體2的楔形部分37以及框架3的楔形部分40，環(huán)境溫度t1不影響干涉儀10的溫度t2，因此當(dāng)干涉儀10的反射鏡的尺寸不變時(shí)提供了精確的測(cè)量結(jié)果。熱量從干涉儀10所在的腔體12的內(nèi)部轉(zhuǎn)移到腔體12的外部。根據(jù)某些實(shí)施例，例如，操作溫度范圍(即環(huán)境的溫度范圍)可以在t1＝-10[℃]和t1＝+70[℃]之間。根據(jù)某些其他實(shí)施例，例如，操作溫度范圍可以在t1＝+10[℃]和t1＝+30[℃]之間或在t1＝-20[℃]和t1＝+40[℃]之間。根據(jù)某一實(shí)施例，在65[℃]至70[℃]之間的范圍內(nèi)的環(huán)境溫度可以通過(guò)珀耳帖元件進(jìn)行補(bǔ)償。在這種情況下，珀耳帖元件的溫度可以是例如40[℃]±0.05[℃]。珀耳帖元件的溫度可以通過(guò)軟件根據(jù)環(huán)境的溫度或環(huán)境的溫度范圍進(jìn)行調(diào)整。該軟件通常包括環(huán)境的某些溫度范圍的校準(zhǔn)值，以允許在預(yù)設(shè)程序之間自動(dòng)進(jìn)行更改。根據(jù)實(shí)施例，該軟件在光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1中實(shí)施。

根據(jù)某些其他實(shí)施例，光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)1還包括連接到主電路板18上的計(jì)算機(jī)化設(shè)備28，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)或移動(dòng)計(jì)算設(shè)備。計(jì)算設(shè)備28包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令，該指令能夠使處理器與光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)相連以分析測(cè)量區(qū)域26中的輻射源25的特性或材料含量。

在圖13中示出了根據(jù)本發(fā)明的第十三實(shí)施例的用于分析對(duì)象的光譜的方法的示意性流程圖。第一，將電調(diào)諧的法布里-珀羅干涉儀放置在由測(cè)量區(qū)域中的輻射源發(fā)射的輻射路徑中。第二，通過(guò)探測(cè)器對(duì)輻射進(jìn)行探測(cè)。隨后，對(duì)與探測(cè)器和/或干涉儀熱連接的電調(diào)諧的珀耳帖元件進(jìn)行控制。

根據(jù)某一實(shí)施例，通過(guò)珀耳帖元件補(bǔ)償環(huán)境溫度變化對(duì)干涉儀機(jī)械尺寸的影響。根據(jù)另外某個(gè)實(shí)施例，將珀耳帖元件控制成使得探測(cè)器和/或干涉儀的溫度基本保持恒定。

當(dāng)然，可以在將電調(diào)諧的法布里-珀羅干涉儀放置在測(cè)量區(qū)域中的輻射源發(fā)射的輻射路徑中之前，或者在通過(guò)探測(cè)器對(duì)輻射進(jìn)行探測(cè)之前，對(duì)電調(diào)諧的珀耳帖元件進(jìn)行控制。

盡管出于說(shuō)明的目的已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行各種改變和修改。此外，應(yīng)當(dāng)理解為，本公開(kāi)旨在盡可能地將任何實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征與任何其它實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征組合。

應(yīng)當(dāng)理解為，所公開(kāi)的本發(fā)明的實(shí)施例不限于本文公開(kāi)的特定的結(jié)構(gòu)、工藝步驟或材料，而是擴(kuò)展到如相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)到的其等同物。還應(yīng)當(dāng)理解的是，本文采用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而不旨在限制性的。

在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中對(duì)于一個(gè)實(shí)施例或?qū)嵤├膮⒖家馕吨Y(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，貫穿本說(shuō)明書(shū)的各個(gè)地方的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”的出現(xiàn)不一定都指代相同的實(shí)施例。當(dāng)使用諸如、例如、大約或基本上的術(shù)語(yǔ)對(duì)數(shù)值進(jìn)行參考時(shí)，還公開(kāi)了確切的數(shù)值。

如本文所使用的，為方便起見(jiàn)，可以在常見(jiàn)的列表中呈現(xiàn)多個(gè)項(xiàng)目、結(jié)構(gòu)元件、組成元件和/或材料。然而，這些列表應(yīng)該解釋成為似乎將列表中的每個(gè)組成單獨(dú)地標(biāo)識(shí)為獨(dú)立且唯一的組成。因此，基于它們?cè)谝粋€(gè)共同組中的呈現(xiàn)而沒(méi)有相反的指示，這種列表的個(gè)別組成都不應(yīng)僅被視為與同一列表中任何其他組成的事實(shí)上的等同物。另外，在此可以參考本發(fā)明的各種實(shí)施例和示例及其各種部件的替代方案。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的實(shí)施例、示例和替代方案不應(yīng)被解釋為彼此的事實(shí)上的等同物，而是認(rèn)為是本發(fā)明的單獨(dú)和自主的表示。

此外，所描述的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)或特征可以以任何合適的方式組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。在下面的描述中，提供了許多具體細(xì)節(jié)以便透徹地理解本發(fā)明的實(shí)施例，例如提供了長(zhǎng)度、寬度、形狀等的示例。然而，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以在沒(méi)有一個(gè)或多個(gè)具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施，或者在其他方法、部件、材料等下實(shí)施。在其他情況下，未示出或詳細(xì)描述公知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以避免使本發(fā)明的方面模糊。

雖然前述實(shí)例在一個(gè)或多個(gè)特定應(yīng)用中說(shuō)明了本發(fā)明的原理，但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，在不需要發(fā)明創(chuàng)造力的情況下，以及不脫離本發(fā)明的原理和概念的情況下，可以對(duì)實(shí)施的形式、用途和細(xì)節(jié)方面進(jìn)行許多修改。因此，除了下面所提出的權(quán)利要求之外，并不意圖限制本發(fā)明。

在本文中使用的動(dòng)詞“包括”和“包含”作為開(kāi)放的限制，既不排除也不需要存在未引用的特征。除非另有明確說(shuō)明，所附權(quán)利要求中記載的特征是可互相組合的。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，貫穿本文使用的“一”或“一個(gè)”(即單數(shù)形式)不排除多個(gè)。

參考標(biāo)記列表：

1光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)

2殼體

3框架

4第一橫向元件

5第一橫向元件的第一側(cè)

6第一橫向元件的第二側(cè)

7第二橫向元件

8第一縱向元件

9第二縱向元件

10法布里-珀羅干涉儀

11珀耳帖元件

12腔體

13附件區(qū)域

14粘合劑

15通道

16輻射路徑

17電路板

18電線(xiàn)

19散熱片

20插頭

21螺紋

22透鏡

23探測(cè)器

24蓋板

25輻射源

26測(cè)量區(qū)域

27蓋子

28計(jì)算機(jī)化設(shè)備

29用于螺釘?shù)你@孔

30電線(xiàn)的開(kāi)口

31插頭的開(kāi)口

32孔

33濾波器

34基板

35主電路板

36封裝結(jié)構(gòu)

37殼體的楔形部分

38封裝結(jié)構(gòu)中的腔體

39凹槽

40框架的楔形部分

t1環(huán)境的溫度

t2干涉儀的溫度

□t溫度差

λ波長(zhǎng)