采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法
【專利摘要】一種采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法，涉及一種光學(xué)領(lǐng)域中校正波長(zhǎng)漂移的方法，該方法是選用汞燈的發(fā)射光譜作為確定的光譜，進(jìn)行實(shí)時(shí)x軸標(biāo)定，將實(shí)時(shí)標(biāo)定結(jié)果輸出至計(jì)算機(jī)作為x軸，將陣列光譜儀的系列輸出作為y軸，合成光譜圖，即可消除預(yù)標(biāo)定中因環(huán)境和儀器自身因素導(dǎo)致的波長(zhǎng)遷移和漂移。本發(fā)明可提高儀器的準(zhǔn)確性，滿足了高精度測(cè)量要求，還可消除儀器臺(tái)間差，降低模型遷移難度，而且無(wú)需進(jìn)行定期的手工校準(zhǔn)，節(jié)省了使用成本和人力成本。
【專利說(shuō)明】
采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)領(lǐng)域中校正波長(zhǎng)漂移的方法，特別是一種采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陣列光譜儀(即陣列感光式光譜儀)通過(guò)陣列式感光，采集CCD、CM0S或PDA等元件的多波長(zhǎng)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光譜的快速采集，具備體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、抗震動(dòng)、信號(hào)高速采集等優(yōu)點(diǎn)。目前的陣列感光式光譜儀的工作原理是:入射光經(jīng)分光元件分光后投射到陣列感光元件上，輸出每個(gè)感光點(diǎn)的響應(yīng)值，作為光譜的光度值，即光譜圖y軸;每個(gè)感光點(diǎn)所處的波長(zhǎng)值，即光譜圖X軸，在出廠時(shí)已經(jīng)預(yù)先標(biāo)定，存儲(chǔ)于儀器的存儲(chǔ)器中，數(shù)據(jù)采集軟件根據(jù)儀器存儲(chǔ)值和輸出值，合成輸出光譜圖。但是，由于環(huán)境溫度變化和陣列光譜儀元件通電所轉(zhuǎn)化的熱量，會(huì)導(dǎo)致陣列光譜儀和陣列元件位置產(chǎn)生輕微形變，感光點(diǎn)的實(shí)際位置偏離預(yù)先標(biāo)定的X軸，表現(xiàn)為輸出光譜圖的波長(zhǎng)迀移和漂移，從而影響了儀器準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法，以消除波長(zhǎng)的漂移和迀移，提高儀器的準(zhǔn)確性。
[0004]解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法，該方法是選用汞燈的發(fā)射光譜作為確定的光譜，進(jìn)行實(shí)時(shí)X軸標(biāo)定，將實(shí)時(shí)標(biāo)定結(jié)果輸出至計(jì)算機(jī)作為X軸，將陣列光譜儀的系列輸出作為y軸，合成光譜圖，消除預(yù)標(biāo)定導(dǎo)致的波長(zhǎng)迀移和漂移。
[0005]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:該方法包括以下步驟:
Al.連接好光路系統(tǒng)中的各組成元件，設(shè)定測(cè)量周期及校正周期；
A2.在測(cè)量周期，由光源發(fā)出的光線LI，照射樣品后發(fā)出光線L2通過(guò)光開關(guān);在校正周期，由汞燈發(fā)出的光線L3通過(guò)光開關(guān)；
A3.光開關(guān)射出的光線L4進(jìn)入陣列光譜儀，該光線L4包含測(cè)量周期和校正周期的光線；
A4.由控制器控制陣列光譜儀和光開關(guān)的同步，陣列光譜儀分別將陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2和陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3輸出至計(jì)算機(jī);所述的陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2為測(cè)量周期響應(yīng)信號(hào)，該陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2與光線L2相對(duì)應(yīng);所述的陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3為校正周期響應(yīng)信號(hào)，該陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3與光線L3相對(duì)應(yīng)；
A5.在計(jì)算機(jī)中將陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2轉(zhuǎn)換為系列光度值Sy，利用陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3中汞燈發(fā)射光譜的銳線波長(zhǎng)來(lái)標(biāo)定陣列光譜儀各個(gè)像素對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，輸出為波長(zhǎng)值Sx ；將光度值Sy作為Y軸，波長(zhǎng)值Sx作為X軸，合成光度值Sy和波長(zhǎng)值Sx輸出光譜圖S，即可消除預(yù)標(biāo)定導(dǎo)致的波長(zhǎng)迀移和漂移。
[0006]本發(fā)明的再進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的步驟Al包括以下內(nèi)容: All.在陣列光譜儀的光入口設(shè)置光開關(guān)；
A12.光開關(guān)一路連接至樣品，另一路連接萊燈；
A13.由控制器控制光開關(guān)切換，當(dāng)光開關(guān)切至被測(cè)光路，陣列光譜儀測(cè)量的積分時(shí)間周期為測(cè)量周期;在測(cè)量積分周期結(jié)束或下一周期開始前，開關(guān)切至汞燈光路的時(shí)間為校正周期。
[0007]本發(fā)明的更進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的校正周期時(shí)間小于10毫秒。
[0008]由于采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明之采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
1.可消除波長(zhǎng)的漂移和迀移:
本發(fā)明選用汞燈的發(fā)射光譜作為確定的光譜，進(jìn)行實(shí)時(shí)X軸標(biāo)定，取代目前通用的預(yù)先標(biāo)定方法，將實(shí)時(shí)標(biāo)定結(jié)果輸出至計(jì)算機(jī)作為X軸，與陣列光譜儀系列輸出的y軸合成光譜圖，因此，本發(fā)明可以完全消除預(yù)標(biāo)定中因環(huán)境和儀器自身因素導(dǎo)致的波長(zhǎng)迀移和漂移。
[0009]2.可提高儀器的準(zhǔn)確性:
由于本發(fā)明可以完全消除因環(huán)境和儀器自身因素導(dǎo)致的波長(zhǎng)迀移和漂移，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，從而可大大提高儀器的準(zhǔn)確性，滿足了高精度測(cè)量要求。
[0010]3.可消除儀器臺(tái)間差，降低模型迀移難度:
由于汞燈所含銳線的波長(zhǎng)值恒定，通過(guò)實(shí)時(shí)標(biāo)定，統(tǒng)一至恒定波長(zhǎng)值，消除了各種擾動(dòng)、漂移和儀器制造的差異，實(shí)時(shí)保證了光譜儀的波長(zhǎng)穩(wěn)定性，既包括光譜儀自身漂移導(dǎo)致的差異，也包括不同光譜儀的之間的差異，因此，本發(fā)明可消除儀器臺(tái)間差，降低模型迀移難度。
[0011]4.可節(jié)省使用成本和人力成本:
由于本發(fā)明可消除波長(zhǎng)的漂移和迀移，儀器的準(zhǔn)確性較高，無(wú)需進(jìn)行定期的手工校準(zhǔn)，從而可節(jié)省使用成本和人力成本。
[0012]下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明之采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1:本發(fā)明之采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法中采用的光路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]在圖1中，各附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
1-光源，2-樣品，3-光開關(guān)，4-汞燈，5-控制器，6-陣列光譜儀，7-計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例一:
一種采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法，該方法是選用汞燈的發(fā)射光譜作為確定的光譜，進(jìn)行實(shí)時(shí)X軸標(biāo)定，將實(shí)時(shí)標(biāo)定結(jié)果輸出至計(jì)算機(jī)作為X軸，將陣列光譜儀的系列輸出作為y軸，合成光譜圖，消除預(yù)標(biāo)定導(dǎo)致的波長(zhǎng)迀移和漂移。
[0016]該方法包括以下步驟:
Al.連接好光路系統(tǒng)中的各組成元件，設(shè)定測(cè)量周期及校正周期;所述的光路系統(tǒng)包括光源1、樣品2、光開關(guān)3、汞燈4、控制器5、陣列光譜儀6、計(jì)算機(jī)7;
A2.在測(cè)量周期，由光源I發(fā)出的光線LI，照射樣品2后發(fā)出光線L2通過(guò)光開關(guān)3;在校正周期，由汞燈4發(fā)出的光線L3通過(guò)光開關(guān)3;
A3.光開關(guān)3射出的光線L4進(jìn)入陣列光譜儀6，該光線L4包含測(cè)量周期和校正周期的光線；
A4.由控制器5控制陣列光譜儀6和光開關(guān)3的同步，陣列光譜儀6分別將陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2和陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3輸出至計(jì)算機(jī)7;所述的陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2為測(cè)量周期響應(yīng)信號(hào)，該陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2與光線L2相對(duì)應(yīng);所述的陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3為校正周期響應(yīng)信號(hào)，該陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3與光線L3相對(duì)應(yīng)；
A5.在計(jì)算機(jī)7中將陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2轉(zhuǎn)換為系列光度值Sy，利用陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3中汞燈發(fā)射光譜的銳線波長(zhǎng)來(lái)標(biāo)定陣列光譜儀各個(gè)像素對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，輸出為波長(zhǎng)值Sx;將光度值Sy作為Y軸，波長(zhǎng)值Sx作為X軸，合成光度值Sy和波長(zhǎng)值Sx輸出光譜圖S，即可消除預(yù)標(biāo)定中因環(huán)境和儀器自身因素導(dǎo)致的波長(zhǎng)迀移和漂移。
[0017]上述的步驟Al包括以下內(nèi)容:
Al 1.在陣列光譜儀的光入口設(shè)置光開關(guān)，該光開關(guān)為雙路切換光開關(guān)；
A12.光開關(guān)一路連接至樣品，另一路連接萊燈；
A13.由控制器控制光開關(guān)切換，當(dāng)光開關(guān)切至被測(cè)光路，陣列光譜儀測(cè)量的積分時(shí)間周期為測(cè)量周期;在測(cè)量積分周期結(jié)束或下一周期開始前，開關(guān)切至汞燈光路的時(shí)間為校正周期，校正周期時(shí)間小于10毫秒。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法，其特征在于:該方法是選用汞燈的發(fā)射光譜作為確定的光譜，進(jìn)行實(shí)時(shí)X軸標(biāo)定，將實(shí)時(shí)標(biāo)定結(jié)果輸出至計(jì)算機(jī)作為X軸，將陣列光譜儀的系列輸出作為y軸，合成光譜圖，消除預(yù)標(biāo)定導(dǎo)致的波長(zhǎng)迀移和漂移。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: Al.連接好光路系統(tǒng)中的各組成元件，設(shè)定測(cè)量周期及校正周期； A2.在測(cè)量周期，由光源(I)發(fā)出的光線LI，照射樣品(2)后發(fā)出光線L2通過(guò)光開關(guān)(3);在校正周期，由汞燈(4)發(fā)出的光線L3通過(guò)光開關(guān)(3)； A3.光開關(guān)(3)射出的光線L4進(jìn)入陣列光譜儀(6)，該光線L4包含測(cè)量周期和校正周期的光線； A4.由控制器(5)控制陣列光譜儀(6)和光開關(guān)(3)的同步，陣列光譜儀(6)分別將陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2和陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3輸出至計(jì)算機(jī)(7);所述的陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2為測(cè)量周期響應(yīng)信號(hào)，該陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2與光線L2相對(duì)應(yīng);所述的陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3為校正周期響應(yīng)信號(hào)，該陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3與光線L3相對(duì)應(yīng)； A5.在計(jì)算機(jī)(7)中將陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S2轉(zhuǎn)換為系列光度值Sy，利用陣列光譜儀響應(yīng)信號(hào)S3中汞燈發(fā)射光譜的銳線波長(zhǎng)來(lái)標(biāo)定陣列光譜儀各個(gè)像素對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，輸出為波長(zhǎng)值Sx;將光度值Sy作為Y軸，波長(zhǎng)值Sx作為X軸，合成光度值Sy和波長(zhǎng)值Sx輸出光譜圖S，即可消除預(yù)標(biāo)定導(dǎo)致的波長(zhǎng)迀移和漂移。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法，其特征在于:所述的步驟Al包括以下內(nèi)容: All.在陣列光譜儀的光入口設(shè)置光開關(guān)； A12.光開關(guān)一路連接至樣品，另一路連接萊燈； A13.由控制器控制光開關(guān)切換，當(dāng)光開關(guān)切至被測(cè)光路，陣列光譜儀測(cè)量的積分時(shí)間周期為測(cè)量周期;在測(cè)量積分周期結(jié)束或下一周期開始前，開關(guān)切至汞燈光路的時(shí)間為校正周期。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的采用光開關(guān)結(jié)合汞燈校正陣列光譜儀波長(zhǎng)漂移的方法，其特征在于:所述的校正周期時(shí)間小于10毫秒。
【文檔編號(hào)】G01J3/28GK105841812SQ201610194059
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】粟暉, 姚志湘
【申請(qǐng)人】廣西科技大學(xué)