一種掃描式高精度傅立葉變換光譜儀的製作方法

2023-04-25 02:54:51 1

專利名稱：一種掃描式高精度傅立葉變換光譜儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種掃描式高精度傅立葉變換光譜儀，屬於計算機測量與光電子技 術領域，可用來測量多模雷射器的輸出模式、對每一個模式的中心頻率進行精密測量，也用 於測量物體發光或反光的光譜分布、並對典型的特徵譜線頻率(波長)計算出精確值，在光 譜研究和物質成分分析領域有著重要的作用。
背景技術：
在雷射技術和光譜分析應用領域，雷射器縱模、各模式準確的中心頻率值對技術 人員和工程師是很重要的參數。尤其是在物質探測領域，對物體發光或受激反光光譜的精 密測量是分析物體成分、辨別微量元素的關鍵技術。在光譜測量與光譜分析研究領域，一般採用光柵光譜，光柵光譜解析度較低。傅立 葉變換光譜儀採用計算機，光譜解析度較高。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服了現有光譜儀的上述缺點，提供了一種掃描式高精度 傅立葉變換光譜儀，使用該光譜儀測量被測光頻率，消除了電機速度對測量精度的影響，同 時，還提高了測量精度，並能將測量範圍擴大到紅外與可見光範圍。本實用新型的技術方案如下本實用新型中的測量光譜的方法是通過掃描儀來實 現，所述掃描儀包括麥可遜幹涉光路部分和電路部分，所述電路部分包括第一放大器、第 二放大器、比較器、倍頻器、處理器和與處理器相連接的顯示裝置，其中第一放大器、比較 器、倍頻器、處理器依次連接，第二放大器的輸出端通過轉向開關與處理器直接相連，第一 放大器的輸出端也通過該轉向開關與處理器直接相連；使用上述光譜儀測量被測光的頻率，其步驟如下1)將被測光和參考光輸入麥可遜幹涉光路，經過麥可遜幹涉光路幹涉後的參 考光和被測光分別被第一光電接收器5第二光電接收器8接收，並將其轉換成數位訊號傳 輸給電路部分進行處理；2)第一光電接收器輸出的電信號依次通過第一放大器、比較器、倍頻器後輸入給 處理器AD採樣觸發端，第二光電接收器8輸出的電信號通過第二放大器後直接輸入給處理 器的AD採樣信號輸入端；3)調整轉換開關，使第一放大器的輸出端直接與處理器相連接，處理器採集參考 光的NUM個點的電壓信號，NUM必須大於等於22°，並將採集後的信號進行處理得到參考光的 頻譜，將該頻譜送至顯示裝置顯示，從顯示的頻譜中讀取參考光的峰值所對應的點的位置NNr (Nr表示參考光的N，N的說明見後文)，根據公式Λ = ^―Λ計算出參考光的頻率，其NUM中fs是參考光的採樣頻率；4)調整轉換開關，使第二放大器直接與處理器相連接，被測光的電信號經過第二放大器放大後被處理器採集，參考光信號依次經過第一放大器、比較器、倍頻器後輸入給處 理器的AD採樣觸發端，作為處理器採集被測光信號的觸發信號，處理器採集被測光的NUM 個點的電壓信號，其採樣頻率fs和採樣個數NUM與參考光的採樣頻率和採樣個數相同，處 理器將採集到的被測光信號進行處理得到被測考光的頻譜，並送至顯示裝置顯示；5)從顯示的被測光頻譜讀取被測光的峰值所對應的點的位置Nu(Nu表示被測光的N, N的說明見後文)，根據公式
權利要求1. 一種掃描式高精度傅立葉變換光譜儀，其特徵在於，該方法通過掃描儀來實現，所述 掃描儀包括麥可遜幹涉光路部分和電路部分，所述電路部分包括第一放大器、第二放大 器、比較器、倍頻器、處理器和與處理器相連接的顯示裝置，其中第一放大器、比較器、倍頻 器、處理器依次連接，第二放大器的輸出端通過轉向開關與處理器直接相連，第一放大器的 輸出端也通過該轉向開關與處理器直接相連。
專利摘要本實用新型是一種掃描式高精度傅立葉變換光譜儀，屬於計算機測量與光電子技術領域。本實用新型由嵌入式單片計算機、鎖相倍頻電路和液晶顯示器組成。參考光的幹涉信號經過放大倍頻後，變成頻率更高的脈衝信號去觸發嵌入式計算機對被測光幹涉信號的模數轉換，然後進行傅立葉變換得到信號譜圖在LCD上顯示。再與參考光信號的頻譜進行對比，可以計算出每一條被測光譜線的中心頻率的準確值，並在LCD上顯示。根據參考光幹涉信號來觸發被測光幹涉信號的模數轉換，可以完全抵消電機速度不穩定帶來信號採集時基誤差，使得光譜中心頻率計算精確。通過嵌入式計算機完成信號採集、傅立葉變換、圖形數字顯示，使得光譜儀電子系統體積小、成本低、精度高。
文檔編號G01J3/45GK201837459SQ201020607990
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月12日 優先權日2010年11月12日
發明者寧可慶, 康華, 彭月祥, 徐鵬, 李強, 王麗 申請人:北京工業大學