獲得測量光譜的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及分光光譜儀，特別涉及獲得測量光譜的方法。
【背景技術】
[0002]分光光譜儀中應用最廣泛的是傅立葉變換型光譜儀與光柵型分光光譜儀。
[0003]傅立葉變換型光譜儀采用雙光束干涉原理，使相干光束間的相位差連續(xù)變化，同步記錄下條紋的光強變化曲線即干涉圖，然后對干涉圖進行傅立葉變換而獲得光譜圖。傅立葉變換型光譜儀具有波長間隔小、波長重復性好等優(yōu)點，但有體積笨重、信噪比較差等缺點。
[0004]光柵分光型光譜儀是采用光柵的色散分光原理把多色光在空間上分開，將入射狹縫成像于出射狹縫上，在出射狹縫上獲得光譜圖。
[0005]美國專利US4969739公開了一種掃描型分光光譜儀，如圖1所示，具體技術方案為:電機帶動光柵高速轉動，通過與光柵連接的編碼器對光柵的位置進行定位，并反饋對電機進行控制。該光譜儀可以每秒獲得近2次光譜，信噪比較好；但也有如下不足:1、結構較復雜，需要使用編碼器、反饋裝置、光柵定位裝置去定位所述光柵；2、性能較差，編碼器的性能決定了光譜儀的一些性能，由于編碼器的光柵定位裝置的機械要求高，結果造成光譜儀的性能較差，如最小波長間隔較大、波長重復性較差；同時，引入的機械變化也降低了波長的準確性；3、定標麻煩，由于其采樣的間隔點是光柵的機械位置決定的，所以還必需通過機械與光學的關系決定波長點，需要多個標準波長點才能較準確的定標波長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術中的上述不足，提供了工作精度好、定標容易的獲得測量光譜的方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0008]一種獲得測量光譜的方法，包括以下步驟:
[0009]a、參考光經(jīng)過入射狹縫、色散元件、出射狹縫后被接收，上述光路中還放置有光學平板；隨著色散元件的轉動，逐步得到包含相對波數(shù)信息、具有周期性的參考信號；
[0010]b、提取所述參考信號中的特征點，所述特征點與所述色散元件的所處位置對應；
[0011]C、測量光經(jīng)過所述入射狹縫、所述色散元件、所述出射狹縫后被接收；當所述色散元件轉動到所述特征點對應的色散元件所處位置時，觸發(fā)測量光信號的采集，從而得到測量光強度與相對波數(shù)對應的測量光譜。
[0012]作為優(yōu)選，所述特征點是周期性出現(xiàn)的點。
[0013]作為優(yōu)選，步驟a、c中的色散元件都經(jīng)歷一個轉動周期。
[0014]作為優(yōu)選，在步驟b中，把所述特征點與色散元件所處位置的對應轉換為特征點與色散元件的轉動時間的對應；步驟c中，當色散元件的轉動時間等于所述特征點對應的色散元件的轉動時間時，觸發(fā)測量光信號的采集。
[0015]作為優(yōu)選，所述方法還包括標定步驟:將標定光源置放在所述入射狹縫前，標定光經(jīng)過所述入射狹縫、所述色散元件、所述出射狹縫后被接收，隨著色散元件的轉動，逐步得到與所述色散元件所處位置對應的標定光強度信號；利用標定光強度信號中的特征波長去標定步驟c中的測量光譜，從而得到測量光強度與絕對波數(shù)對應的測量光譜。
[0016]本發(fā)明的基本原理是:利用參考光在光學平板中發(fā)生多光束干涉得到etalon條紋(如，兩個峰間波數(shù)相差l/2nL，η為光學平板的折射率，L為光學平板的厚度)，利用波形中包含相對波數(shù)信息的特征點(如周期性出現(xiàn)的點)去觸發(fā)測量光信號的采集，從而獲得波數(shù)等間隔的測量光譜。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下技術效果:
[0018]1、結構簡單，無需編碼器、反饋控制及機械定位裝置；
[0019]2、性能較好，測量光譜的采樣間隔直接由波長特性決定，而采樣間隔可通過改變光學平板的厚度來實現(xiàn)，無需機械與光學關系的轉化，受機械穩(wěn)定性影響小，保證了高度的準確性與重復性；
[0020]3、定標容易，由于獲得的測量光譜是測量光強度與相對波數(shù)間的對應關系，因此，只需用一個波長點即可完成對波長域的標定。
【附圖說明】
[0021]圖1是一種現(xiàn)有的光譜儀的結構示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的一種光譜儀的結構示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的另一種光譜儀的結構示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明的光譜儀獲得的參考信號、光譜示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步詳盡描述。
[0026]實施例1:
[0027]一種掃描型分光光譜儀，應用在樣品的近紅外光譜分析測量中。如圖2所示，所述光譜儀包括由光學平板11、控制裝置51、入射狹縫12、可轉動的凹面光柵31、出射狹縫13、探測器14和信號處理模塊組成的分光通道，其中，所述光學平板11可安裝在所述入射狹縫12前，而所述控制裝置61安裝在所述光學平板11后(也可以在光學平板11之前)，用于可選擇地使參考光或測量光通過所述入射狹縫12 ;所述信號處理模塊包括檢測模塊、存儲模塊、觸發(fā)模塊、采樣模塊和微處理器。
[0028]在工作過程中，光源發(fā)出的光通過光纖41引出，之后再分出兩束光42、43，其中一束參考光經(jīng)光纖42傳輸?shù)剿龉庾V儀前；另一束測量光經(jīng)光纖43照射到被測樣品上，在樣品上產(chǎn)生的漫反射光被收集后通過光纖44傳輸?shù)剿龉庾V儀前。
[0029]本發(fā)明還揭示了一種獲得測量光譜的方法，也即獲得上述漫反射光的光譜的方法，包括以下步驟:
[0030]a、參考光通過光纖42傳輸準直透鏡45前，經(jīng)準直后穿過光學平板11，再經(jīng)透鏡46會聚在光纖47中，經(jīng)光纖47傳輸控制裝置61，如光開關，光開關61使參考光通過(測量光不通過)，再經(jīng)光纖48傳輸?shù)剿鋈肷洫M縫12前，經(jīng)過入射狹縫12、凹面光柵31、出射狹縫13后被所述探測器14接收；隨著凹面光柵31轉動一個周期，從而得到包含相對波數(shù)信息、具有周期性的參考信號51 ;也即，參考光經(jīng)過光學平板11時發(fā)生多光束干涉，從而形成etalon條紋，如圖4所示，相鄰峰的波數(shù)間隔為l/2nL，η為光學平板11的折射率，L為光學平板11的厚度，因此，可以通過調整光學平板11的厚度L去調整所述波數(shù)間隔；
[0031]b、通過檢測模塊去提取所述參考信號51中的特征點，如周期性出現(xiàn)的點，圖4中的黑點，參考信號51中的點與轉動中的光柵31所處位置對應，光柵31的所處位置對應于其轉動時間，所述存儲模塊存儲所述特征點對應的光柵31的轉動時間；
[0032]C、測量光通過光纖44傳輸?shù)剿隹刂蒲b置61，控制裝置61使測量光通過(參考光不通過)，測量光再經(jīng)過光纖48傳輸?shù)剿鋈肷洫M縫12，之后被所述凹面