一種基于單色儀的光譜標定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光譜檢測技術領域，尤其是一種基于單色儀的光譜標定方法。
【背景技術】
[0002] 光譜儀是用來研宄和分析物質的光譜的裝置，它的基本功能是測定所研宄的物質 吸收、發(fā)射、散射或者受激發(fā)射的光譜組成，包括它的波長和強度等。光譜技術利用光線在 被測樣品內(nèi)部的吸收、反射及散射特征來實現(xiàn)對樣品參數(shù)的檢測，被廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、 生物醫(yī)學、科技農(nóng)業(yè)、軍事分析以及工業(yè)流程監(jiān)控等領域。
[0003] 近年來，由于光纖技術、電荷耦合器件C⑶及PDA陣列器件和計算機技術的引入， 光譜分析系統(tǒng)中的核心設備一一光譜儀與采樣樣品分離，產(chǎn)生了光纖光譜儀，可實現(xiàn)在線 實時測量，具備了適應工業(yè)現(xiàn)場光譜分析的能力，更兼有信息采集、處理、存儲等優(yōu)點，從 而使光譜測量技術在工業(yè)領域展現(xiàn)了無限廣闊的前景。目前，光譜標定主要采用標準光源， 同時對標準光源要滿足發(fā)射光纖光譜儀測量波長范圍內(nèi)的光譜，且至少有4~6根已知波 長的特征光譜線，現(xiàn)有技術的光譜標定誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而設計的一種基于單色儀的光譜標定方法， 采用單色儀進行單一波長的標定，操作簡單，準確度高，可隨時驗證標定結果，利用單色儀 掃描光譜較長（300nm~1500nm)的特性，可以滿足大多數(shù)光譜儀的標定工作。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于單色儀的光譜標定方法，其特點是采用PC 軟件控制光柵單色儀在400~800nm波長范圍內(nèi)逐一掃描后輸出，該掃描波長的輸出光經(jīng) 濾光和聚光后由光纖輸入微型光譜儀，調節(jié)微型光譜儀使輸出響應曲線最大，確定不同波 長的曲線峰值所對應的光電探測器像元位置，并利用多項式y(tǒng) = a0+al*x+a2*x2···建立不同 波長與光電探測器像元位置的關系，對不同波長的光譜逐一進行標定，其中：y為波長，X為 像元的位置，aO, al, a2…為標定系數(shù)。
[0006] 所述逐一掃描的步進長度為IOnm0
[0007] 所述光柵單色儀的光源采用氙燈。
[0008] 所述光電探測器為1X64元量子阱-量子點光電探測陣列。
[0009] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有單一波長進行標定，操作簡單，可反復實驗，同時可以 用標準光源來驗證標定結果，尤其利用單色儀進行光譜標定，光譜標定范圍大，對光源沒有 特別的要求，提高了測量精度，可以大大減少人為誤差，滿足環(huán)保、野外以及現(xiàn)場檢測的集 成化、小型化和輕量化要求，具有普遍實用意義。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明單色儀標定系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 參閱附圖1，本發(fā)明由PC軟件1、光柵單色儀2、濾光片3、聚透鏡4、光纖5、微型光 譜儀6、顯示器7和氙燈8組成的單色儀標定系統(tǒng)。所述氙燈8作為光柵單色儀2的光源， 通過PC軟件1控制光柵單色儀2某一波長的輸出，光柵單色儀2輸出單一波長的光經(jīng)濾光 片3和聚透鏡4濾光和聚焦后由光纖5輸入微型光譜儀6,根據(jù)微型光譜儀6的特性選擇 400~800nm作為單色儀輸出掃描波長。所述微型光譜儀6采用64個像元的光電探測陣 列，其對應像元的位置為〇~63。所述PC軟件1從400nm波長開始逐一步進掃描，每IOnm 作為步進的長度，即410nm、420nm、430nm----直到800nm逐一進行掃描，觀察顯示器7的峰 值波形并記錄峰值位置，確定光電探測器像元與波長的對應關系如下表一：
[0012] 表一：像元和波長的對應關系
[0013]
【主權項】
1. 一種基于單色儀的光譜標定方法，其特征在于采用PC軟件控制光柵單色儀在400~ 800nm波長范圍內(nèi)逐一掃描后輸出，該掃描波長的輸出光經(jīng)濾光和聚光后由光纖輸入微型 光譜儀，調節(jié)微型光譜儀使輸出響應曲線最大，確定不同波長的曲線峰值所對應的光電探 測器像元位置，并利用多項式y(tǒng) = a0+al*x+a2*x2···建立不同波長與光電探測器像元位置的 關系，對不同波長的光譜逐一進行標定，其中：y為波長，X為像元的位置，a0，al，a2…為標 定系數(shù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述基于單色儀的光譜標定方法，其特征在于所述逐一掃描的步進 長度為IOnm0
3. 根據(jù)權利要求1所述基于單色儀的光譜標定方法，其特征在于所述光柵單色儀的光 源采用氙燈。
4. 根據(jù)權利要求1所述基于單色儀的光譜標定方法，其特征在于所述光電探測器為 1X64元量子阱-量子點光電探測陣列。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單色儀的光譜標定方法，其特點是采用PC軟件控制光柵單色儀在400~800nm波長范圍內(nèi)逐一掃描后輸出，該掃描波長的輸出光經(jīng)濾光和聚光后由光纖輸入微型光譜儀，調節(jié)微型光譜儀使輸出響應曲線最大，確定不同波長的曲線峰值所對應的光電探測器像元位置，并利用多項式建立不同波長與探測器像元位置的關系，對不同波長的光譜逐一進行標定。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有單一波長進行標定，操作簡單，可反復實驗，同時可以用標準光源來驗證標定結果，尤其利用單色儀進行光譜標定，光譜標定范圍大，提高了測量精度，對光源沒有特別的要求，可以大大減少人為誤差，滿足環(huán)保、野外以及現(xiàn)場檢測的集成化、小型化和輕量化要求，具有普遍實用意義。
【IPC分類】G01J3-28
【公開號】CN104833421
【申請?zhí)枴緾N201510266149
【發(fā)明人】陸海東, 張淑驊, 郭方敏, 張廣照, 郎權明
【申請人】華東師范大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月22日