一種新型傅立葉紅外光譜儀和分析方法
2023-05-19 20:47:41 1
專利名稱：一種新型傅立葉紅外光譜儀和分析方法
技術領域：
本發明屬於紅外光譜儀器研製領域，並涉及一種新型傅立葉紅外光譜儀和分析方法。
背景技術：
傅立葉紅外光譜儀是一種廣泛應用於化學分析，環境監測等領域的重要儀器。傳 統的傅立葉紅外光譜儀(圖幻使用了紅外光源(501)和雷射光源(513)，兩者共用固定角 鏡(502)、運動角鏡(504)和分束器(50 產生各自的幹涉信號，為保證雷射幹涉信號的產 生，分束器(50 表面除鍍紅外膜系，還鍍有雷射膜系(如圖6A)，此外光路上還引入半透半 反鏡(512)、雷射探測器(511)和雷射探測器(509)。一般來說，雷射幹涉信號的引入有兩 個作用一是用於監測運動角鏡的位置和方向，保證其在零光程差附近作往復掃描；二是 控制高速數據採集卡對紅外光幹涉信號進行等距離間隔(間隔為雷射半波長的整數倍)採 樣。根據傅立葉變換紅外光譜理論，可知紅外光幹涉信號的採樣間隔Δχ需滿足條件
權利要求
1.一種傅立葉紅外光譜儀其特徵在於包括 紅外光源(1)，用於為光譜儀提供輸入能量； 固定角鏡(2)；紅外分束器(3)； 運動角鏡⑷；其中所述固定角鏡O)、紅外分束器(3)、運動角鏡(4)構成麥可遜式的幹涉儀結構；所述紅外分束器C3)用於將來自紅外光源(1)、固定角鏡O)、運動角鏡的透射和 反射紅外光束疊加，從而產生幹涉效應，以獲得紅外光幹涉信號。
2.根據權利要求1的傅立葉紅外光譜儀其特徵在於進一步包括 音圈電機(5)，其中，所述運動角鏡(4)掛載於音圈電機( 上，從而使所述運動角鏡(4)能夠隨音圈 電機(5)同步運動。
3.根據權利要求2的傅立葉紅外光譜儀其特徵在於進一步包括固定於音圈電機(5)上的磁帶(11)，跟隨音圈電機(5) —起相對於一個磁頭(7)運動， 使得所述磁頭(7)輸出位相差90度的兩路磁編碼信號，其中 所述磁頭(7)，其與磁帶(11)表面貼緊； 所述磁頭(7)和磁帶(11)在功能上構成了一個磁編碼器。
4.根據權利要求3的傅立葉紅外光譜儀其特徵在於進一步包括解碼驅動電路(6)，用於根據磁頭(7)輸出的編碼信號，生成音圈電機(5)的運動控制 信號。
5.根據權利要求1-4中任何一項的傅立葉紅外光譜儀其特徵在於進一步包括 計算機(8)，用於實時獲取並處理來自一個多路同步數據採集卡(9)的信號；所述多路同步數據採集卡(9)，用於同步採集磁編碼信號和來自紅外探測器(10)的電信號；紅外探測器(10)，將紅外光幹涉信號轉化為多路同步數據採集卡(9)可採集的電信號。
6.一種傅立葉紅外光譜分析方法其特徵在於包括 用一個紅外光源(1)為光譜儀提供輸入能量；利用固定角鏡O)、紅外分束器(3)、運動角鏡(4)構成麥可遜式的幹涉儀結構，用所 述紅外分束器(3)將來自紅外光源(1)、固定角鏡O)、運動角鏡⑷的透射和反射紅外光 束疊加，從而產生幹涉效應。
7.根據權利要求6的方法其特徵在於進一步包括把所述運動角鏡(4)掛載於一個音圈電機( 上，使所述運動角鏡(4)能夠隨音圈電 機(5)同步運動。
8.根據權利要求7的方法其特徵在於進一步包括 把磁帶(11)固定於音圈電機(5)上，使所述跟隨音圈電機( 一起相對於一個磁頭(7)運動，使得所述磁頭(7)輸出位相 差90度的兩路磁編碼信號，其中，所述磁頭(7)，其與磁帶(11)表面貼緊； 所述磁頭(7)和磁帶(11)在功能上構成了一個磁編碼器。
9.根據權利要求8的方法其特徵在於進一步包括用一個解碼驅動電路(6)，根據磁頭(7)輸出的編碼信號，生成音圈電機(5)的運動控 制信號。
10.根據權利要求6-9中任何一項的方法其特徵在於進一步包括 利用一個計算機(8)實時獲取一個多路同步數據採集卡(9)的信號，利用所述多路同步數據採集卡(9)同步採集磁編碼信號和來自紅外探測器(10)的電信號；利用一個紅外探測器(10)將紅外光幹涉信號轉化為多路同步數據採集卡(9)可採集 的電信號。
全文摘要
一種含磁編碼器的傅立葉紅外光譜儀，可代替傳統含雷射幹涉系統的傅立葉紅外光譜儀進行化學分析試驗。該新型傅立葉紅外光譜儀，其特徵在不含有雷射幹涉系統，而是採用了帶磁編碼器的音圈電機來驅動幹涉儀動鏡運動以完成光譜掃描，磁編碼器可實時輸出反映音圈電機當前運動位置、方向的位相差90度的兩路信號，以取代傳統傅立葉紅外光譜儀中的位相差90度的兩路雷射幹涉信號。由於採用了磁編碼器，這種新型的傅立葉紅外光譜儀可以擯棄傳統傅立葉紅外光譜儀中的雷射幹涉系統，簡化傅立葉紅外光譜儀的光學結構，降低光學元件的加工成本和光路的調節難度，同時使用磁編碼器從根本上避免了雷射波長隨溫度漂移而引起的過零點漂移現象，可為高精度的紅外光譜測量和分析奠定基礎。
文檔編號G01J3/02GK102072769SQ20101053762
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月5日 優先權日2010年11月5日
發明者任利兵, 尉昊贇, 李巖 申請人:清華大學