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发布时间：2023-11-16 05:49:57 来源：文档文库
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基于静态傅里叶变换干涉系统的光谱数据处理作者：王美娇来源：《科技资讯》2012年第25期王美娇(长春理工大学光电信息学院光电工程分院吉林长春130000摘要:设计了一种利用静态傅里叶变换干涉系统的光谱分析算法,可以通过静态条纹获取光谱分布函数及波长标定。实验采用五种不同波长的激光器,用M2CL-CCD探测器采集得到干涉条纹,再经该算法得到光谱信息,与用Q857B型光谱仪产生的光谱信息作比较。应用主成分分析法计算得到波长主峰和几个次峰的相似度总和大于0.95,由实验结果可知该算法实现了光谱分辨率132.1cm-1的光谱分析。关键词:光谱学静态傅里叶变换干涉仪激光光谱分析中图分类号:O436文献标识码:A文章编号:1672-3791(201209(a-0005-01种类繁多的光谱分析仪已被广泛应用于石油、化工、医药、环保、农业、公安、国防和教学等领域,以迈克尔逊干涉仪原理为基础的[1,2]干涉仪居多,而从光程扫描方式[3]上看主要是时间扫描的,这种方式分辨率高,但结构复杂、灵活性差,而采用静态傅里叶变换干涉仪[4]可以简化结构、提高稳定性,可以较好的应用于实时遥测领域。现有的光谱分析软件主要是基于对时间型干涉仪形成的干涉条纹的傅里叶变换,要研究对应静态傅里叶变换干涉仪分析光谱的光谱分析软件,必须从分析静态干涉仪本身的原理入手。本文研究的是在静态傅里叶变换条件下空间干涉条纹的光谱分析算法。1探测原理入射激光经过静态傅里叶变换干涉仪产生空间干涉,又因为空间干涉条纹与光源的光谱分布存在傅里叶变换关系,采集并分析干涉条纹即可得到待测激光的光谱信息。图1是激光入射干涉仪的干涉原理示意图,当激光入射AA’BB’面,经BDB’D’半透半反面分为两束,分别由全反面ADA’D’、CDC’D’反射后,由BCB’C’面射出,再由透镜聚焦到CCD上。当激光入射静态傅里叶变换干涉仪后,由柱面镜汇聚到CCD上,CCD选取12位灰度值数据采集模式,将得到的干涉条纹转化成1024个灰度数据,数据格式为.txt,在编程中由数组SHUJU[1024]表示。2程序设计实验采用折射率n=1.46、边长30mm、斜楔角度0.1°的静态傅里叶变换干涉仪,激光中心波长857nm,由CameraLink公司M2CL型线阵CCD探测器采集的数据通过USB连接PC,数据采集窗口将由CCD采集得到的干涉条纹数据加载到SHUJU[1024]数组中,并绘制数据图。选取857nm激光器采集的干涉条纹进行分析,如图2所示。3数据分析按照实验原理再将532nm、660nm、780nm、980nm的标准激光器入射时产生的光谱数据与由本算法得到的光谱信息进行比较,对比如表1。
理论上五个值应该是完全一致的,但在实际实验过程中CCD采集后再经过本算法处理的数据是开放条件下的,有背景光的干扰,背景光的增强造成的白噪声提高了探测器采集得到的干涉条纹的整体亮度,对应的造成光谱特征基线增大、最大值与基线值的差减小,影响探测精度。而用Q857B型光谱仪测量时是用光纤导入激光的,几乎没有背景光的影响 