光纤光谱仪的波长标定
微型光纤光谱仪的波长定标分析
微型光纤光谱仪的波长定标分析武传龙;冯国英;韩旭;姜海涛;欧群飞;王建军;李密【摘要】为了提高光纤光谱仪的测量精度,采用标准汞氩灯谱线和最小二乘法的3阶线性拟合,取得了完整的波长定标方案.结果表明,算术平均误差小于0.167nm,标准差小于0.217nm,波长与像素的拟合相关程度较高;定标后波长不确定度优于0.11nm,误差小于0.15nm,波长重复性可达0.01nm.这一结果对提高光谱仪实际应用中的测量精度是非常有益的.%In order to improve the measurement accuracy of the miniature fiber spectrometer, a complete calibration scheme was obtained based on the standard emission spectrum of mercury and argon lamp and three-order linear fitting of the least squares. Calibration results show that the arithmetic mean error is less than 0.167nm, standard deviation is less than 0. 217nm and the fitting related degree is high. Test results show that after calibration the wavelength uncertainty is better than the 0. 11nm, the error is less than 0. 15nm, and the wavelength repeatability can reach 0.01nm. This result is beneficial for improving the measurement precision of spectrometers in the practical applications.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2012(036)005【总页数】4页(P682-685)【关键词】光谱学;波长定标;最小二乘;光纤光谱仪【作者】武传龙;冯国英;韩旭;姜海涛;欧群飞;王建军;李密【作者单位】四川大学电子信息学院,成都610064;四川大学电子信息学院,成都610064;四川大学电子信息学院,成都610064;四川大学电子信息学院,成都610064;四川大学电子信息学院,成都610064;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TH744.1引言近年来，伴随着光纤技术、电荷耦合器件CCD及个人数字助理阵列器件和计算机技术的迅速发展，微型光纤光谱仪成为现代光谱测量中的核心元件[1-3]。
微型光纤光谱仪标准
微型光纤光谱仪标准微型光纤光谱仪是一种应用于光学光谱分析的仪器。
它的小巧设计和高精度的性能使得它在研究、工业和医学等领域有着广泛的应用。
为了确保光谱仪的准确性和稳定性，国际上制定了一系列的标准，以确保微型光纤光谱仪的性能符合要求。
首先，标准要求光谱仪有精确的波长校准。
波长校准是光谱仪进行准确测量的基础。
国际标准要求光谱仪在不同波长范围内具有标准波长源进行校准，以确保仪器的波长测量准确无误。
其次，标准要求光谱仪能够提供高分辨率的光谱测量。
分辨率是指光谱中最小可分辨的波长差值。
高分辨率可以提供更精细的光谱信息，使得光谱分析更加精确。
国际标准要求光谱仪的分辨率达到一定的要求，以满足不同应用的需要。
第三，标准要求光谱仪具有较低的噪声水平。
噪声是光谱仪中产生的非信号成分，会干扰到光谱的测量结果。
为了保证光谱仪的测量精度，国际标准要求光谱仪在工作过程中具有较低的噪声水平，以确保信号与噪声的比值达到一定的标准。
此外，标准还要求光谱仪具有良好的线性响应特性。
线性响应是指光谱仪在不同信号强度下的输出响应与输入信号之间的关系。
国际标准要求光谱仪的线性响应能够保证在广泛的信号范围内保持一致，以确保测量结果的准确性和可靠性。
另外，标准要求光谱仪具有高稳定性。
稳定性是指光谱仪在长时间使用过程中能够保持其性能不变。
国际标准要求光谱仪在不同温度、光强和环境条件下具有良好的稳定性，以确保测量结果的可重复性和可靠性。
最后，标准还要求光谱仪具有易于操作和维护的特点。
国际标准要求光谱仪的仪器操作界面简单明了，使用方便。
同时，标准还要求光谱仪具有合理的维护要求和周期性校准和检验要求，以确保仪器的长期使用性能。
综上所述，微型光纤光谱仪在国际上有一系列的标准要求，包括波长校准、分辨率、噪声水平、线性响应、稳定性以及易于操作和维护等方面。
这些标准要求保证了光谱仪的准确性、稳定性和可靠性，使得它成为光谱分析领域中不可或缺的重要仪器。
光纤光谱仪光路模拟优化及波长标定_徐丹阳
第42卷第5期2015年5月Vol.42,No.5May,2015中国激光CHINESE JOURNAL OF LASERS 光纤光谱仪光路模拟优化及波长标定徐丹阳1童建平1高建勋1汪飞21浙江工业大学理学院,浙江杭州3100232杭州博源光电科技有限公司,浙江杭州310023摘要光学系统是光谱仪的核心部件，决定了整个仪器的基本性能与体积。
因此分析了几种光学系统的利弊，最终确定采用交叉非对称切尔尼-特纳系统，并用Zemax 软件对光路进行了优化设计，确定整体分辨率为1.8nm ，测量范围为200~900nm 。
利用Matlab 软件求解最小二乘法三阶多项式的拟合系数，采用HG-1汞-氩校准光源对波长进行三阶曲线拟合校正，使其相对波长误差控制在0.05nm 以内。
与USB4000光纤光谱仪进行了数据对比分析，表明该设计思路及方法切实可行。
关键词光学设计;光路;模拟优化;波长标定中图分类号O433.1;O435文献标识码Adoi:10.3788/CJL201542.0516003Fiber Spectrometer Optical Simulation Optimization and CalibrationXu Danyang 1Tong Jianping 1Gao Jianxun 1Wang Fei 21College of Science,Zhejiang University of Technology,Hangzhou,Zhejiang 310023,China 2Brolight Technology (Hangzhou)Co.,Ltd,Hangzhou,Zhejiang 310023,ChinaAbstract The optical system is the core part of a spectrometer,and it determines the basic properties and thevolume of the entire instrument.Advantages and disadvantages of several optical systems are analyzed,and theasymmetric Czerny-Turner system is adopted.The resulting optical path optimized with Zemax has an overallresolution of 1.8nm,and a measurement range of 200~900nm.Relative error of wavelength is controlled to bebelow 0.05nm,with cubic spline interporlation coefficients obtained from Matlab and HG-1mercury-argonused as the calibration light source.Analyses on data for comparision with the USB4000fiber spectrometershow that both of the design and implementation are feasible.Key words optical design;optical path;simulation optimization;wavelength calibrationOCIS codes 220.4830;080.4295;060.2370收稿日期:2014-11-14;收到修改稿日期:2014-12-30基金项目:浙江省教育厅科研项目(Y201329607)作者简介:徐丹阳(1983—)，男，硕士，实验师，主要从事光电探测技术方面的研究。
光纤光谱仪的六个参数性能
光纤光谱仪的六个参数性能光纤光谱仪是一种用于测试光学信号的仪器，广泛应用于光学通信、光学传感、光谱分析等领域。
它可以高效地将光信号转化为光谱信号，并且具有高分辨率、高灵敏度、高稳定性等优点。
下面将介绍光纤光谱仪的六个参数性能。
1. 分辨率：分辨率是光纤光谱仪的一个重要性能指标。
它反映了仪器在测量过程中对光信号进行分离的能力。
分辨率越高，就能够更准确地分辨出信号的波长差异。
光纤光谱仪的分辨率通常用波长间隔或波长分辨率表示，单位为纳米（nm）。
光纤光谱仪的分辨率可以通过光栅的线数、光栅的隔板宽度等因素来决定。
2.灵敏度：灵敏度是光纤光谱仪的另一个重要性能指标。
它反映了仪器对来自光信号的弱能量的检测能力。
灵敏度越高，仪器就能够检测到更弱的光信号。
光纤光谱仪的灵敏度通常用功率来表示，单位为瓦（W）或微瓦（μW）。
提高灵敏度的方法包括增加光通量、降低噪声等。
3.动态范围：动态范围是光纤光谱仪的又一个重要性能指标。
它反映了仪器在测量过程中能够测量的最大和最小信号强度之间的比值。
动态范围越大，仪器就能够测量到更强和更弱的信号。
光纤光谱仪的动态范围通常用分贝（dB）来表示。
提高动态范围的方法包括增加光电转换器的灵敏度、增加光电转换器的最大音频信号等。
4.稳定性：稳定性是光纤光谱仪的另一个重要性能指标。
它反映了仪器在不同环境条件下的输出稳定性。
稳定性越高，仪器的输出就越稳定，测量结果就越可靠。
光纤光谱仪的稳定性可以通过温度、湿度、振动等外界环境因素来评估。
5.响应时间：响应时间是光纤光谱仪的重要性能指标之一、它反映了仪器对光信号的快速响应能力。
响应时间越短，仪器就能够更快地对光信号变化作出响应。
光纤光谱仪的响应时间可以通过光电转换器的响应速度来评估。
6. 可调波长范围：可调波长范围是光纤光谱仪的又一个重要性能指标。
它反映了仪器可以测量的波长范围。
可调波长范围越宽，仪器就能够测量更广泛的波长范围。
光纤光谱仪的可调波长范围通常用纳米（nm）来表示。
HG-1波长校准步骤
HG-1波长校准步骤光谱仪在使用一段时间后波长会有所漂移，所以对波长要求严格的用户需要定期用HG-1汞灯光源对光谱仪进行波长校准，具体步骤如下：1、将光谱仪和HG-1通过光纤连接，打开HG-1开关，光谱仪操作界面上会显示HG-1特征图谱，点击界面上方的“”使图谱固定，见下图：2、HG-1汞灯有29条特征峰（见标准波长校准.exl中的第1张工作表），找出特征峰对应的像素数写到对应波长值的后面（越多越好），具体方法为：点击光谱显示区域，对应位置会出现一条绿色竖线如上图所示，同时右下角会出现“”，点击“”在其上方出现“”，点击该按钮出现一个对话框，在Baseline后面输入一个强度值比如133，这样Total peaks found会显示超出133强度的峰的数量，点击“close”按钮；3、点击，绿色竖线会从一个峰跳到相邻的一个峰，同时处会显示当前绿色竖线所在的像素数与波长值，按照“标准波长校准.exl”中的第1张工作表所列的29条特征峰值依次找出对应的像素，波长值肯定不和特征峰完全吻合（如果光谱仪已经发生波长漂移），按照此种方法依次找出特征峰值对应的像素，有些峰值不是很明显可以会略掉，但尽量多找些这样做出的校准更准确；4、找出每个特征峰值对应的像素后，如“标准波长校准.exl”中的第2张工作表所示，在C列和D列分别是对应像素数的平方和立方；5、点击“工具”—“数据分析”，弹出如下对话框，选择“回归”之后点击“确定”弹出对话框，在“Y值输入区域”选择A列数据，在“X值输入区域”选择B、C、D列的数据，在“输出区域”选择一块输出区，之后选中“残差”和“标准残差”，然后点击确定；6、所示数据为回归后的结果，在这些数据中有Coefficients 标准误差t Stat P-value Lower95%Upper95%下限95.0%上限95.0%Intercept 183.1835295 8.131879 22.52659 1.18E-17 166.4002 199.9669 166.4002 199.9669 X Variable1 0.498633912 0.03741 13.32878 1.38E-12 0.421423 0.575845 0.421423 0.575845 X Variable2 -6.4078E-05 4.56E-05 -1.40599 0.172542 -0.00016 3E-05 -0.00016 3E-05 X Variable3 2.38913E-08 1.65E-08 1.451448 0.159602 -1E-08 5.79E-08 -1E-08 5.79E-08，在SpectraSuite软件左侧，右键点击光谱仪图标选择“光谱仪属性”，在弹出的对话框中，将回归结果中的四个红色数据依次填写到“截距”、“第一个系数”、“第二个系数”、“第三个系数”后面，之后依次点击“应用”和“保存到光谱仪”；此时光谱仪波长校准的步骤已经完成，重新启动SpectraSuite后光谱仪所显示的即为校准后的图谱，用户可根据校准后的实际情况再考虑多选择些“波长-像素数”数据或是将数据中不是很可靠的数据删掉，直至波长调整到理想状况！。
光纤光谱仪的波长标定
光纤光谱仪的波长标定
李树荣;付敬业;蔡小舒;张玉荣
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2002(000)010
【摘要】光纤光谱仪是光谱测量中的核心部件,它将光信号经分光系统和CCD阵列转换为各光波长的电信号,再通过计算机处理,以获得光谱信号曲线.为了得到准确的测量结果,光谱仪在使用前必须对光波长进行严格的标定,确定CCD象素和光波波长的对应关系.
【总页数】2页(P14-15)
【作者】李树荣;付敬业;蔡小舒;张玉荣
【作者单位】上海理工大学动力学院,200093;上海理工大学动力学院,200093;上海理工大学动力学院,200093;上海理工大学动力学院,200093
【正文语种】中文
【中图分类】TH74
【相关文献】
1.中阶梯光栅光谱仪的谱图还原与波长标定 [J], 唐玉国;陈少杰;巴音贺希格;崔继承;陈今涌
2.基于多项式拟合残差法的光纤光谱仪的波长定标方法研究 [J], 董冰;郑峰;石晓光;宦克为
3.Yb光纤激光频率梳用于兴隆高分辨率光谱仪波长定标的测试与分析 [J], 赵斐;王汇娟;赵刚;王靓;刘玉娟
4.新型真空紫外光谱仪波长标定技术研究 [J], 李楠;傅忠谦;余洋
5.EAST快速极紫外光谱仪波长的原位标定及其应用 [J], 姚黎明;龚先祖;胡立群;张凌;许棕;杨秀达;吴承瑞;张睿瑞;杨飞;吴振伟;姚建铭
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微型光纤光谱仪标准
微型光纤光谱仪的标准可能因不同的应用和需求而有所不同，但一般来说，以下是一些常见的标准：
1. 波长范围：微型光纤光谱仪的波长范围通常在可见光
和近红外区域，具体范围取决于应用需求。
2. 分辨率：分辨率是光谱仪的一个重要指标，它决定了
光谱仪能够分辨的波长细节。
一般来说，高分辨率的光谱仪
能够提供更精确的测量结果。
3. 灵敏度和动态范围：灵敏度是指光谱仪对光信号的响
应能力，而动态范围则是指光谱仪能够测量的光信号的最大
幅度范围。
这些指标对于需要测量微弱信号的应用非常重要。
4. 稳定性：稳定性是指光谱仪在长时间内保持测量结果
一致的能力。
这对于需要长期稳定测量的应用非常重要。
5. 尺寸和重量：由于微型光纤光谱仪通常用于便携式应用，因此尺寸和重量是重要的考虑因素。
6. 操作性和可靠性：微型光纤光谱仪需要易于操作和维护，以确保其长期稳定性和可靠性。
需要注意的是，这些标准并不是绝对的，而是根据具体的
应用和需求来确定的。
因此，在选择微型光纤光谱仪时，需
要根据自己的需求来评估和比较不同产品的性能和特点。
光纤光谱仪的波长校正
光纤光谱仪的波长校正
光纤光谱仪的波长校正非常必要，因为波长的准确性对于光谱分析非常重要。
以下是一般的波长校正方法：
1. 选择适当的参考波长：选择已知的、准确的波长作为参考波长，例如，某些元素的特征光谱波长。
2. 调整光谱仪的扫描范围：将光谱仪的扫描范围调整到包含参考波长的区域。
3. 校准光谱仪：通过观察参考波长的光谱峰值，调整光谱仪的波长刻度，使峰值与参考波长相匹配。
4. 重复校准：为确保准确性，可以多次重复上述步骤，并对光谱仪进行多次校准。
5. 验证校准：使用已知波长的标准样品进行验证，确保光谱仪的波长准确性。
需要注意的是，具体的校正方法可能因不同的光纤光谱仪型号和制造商而有所不同。
光纤光谱仪 检定规程
光纤光谱仪检定规程
下面是光纤光谱仪的检定规程的一般步骤和指导：
1. 检查透射光纤的连接：确保光纤光源端正确连接到被测样品，检查光纤是否损坏或者连接不良。
2. 预热仪器：打开光纤光谱仪并预热，通常需要几分钟时间。
3. 零点校准：使用一根参考光纤或者一个无光源的样品进行零点校准，以确保测量结果的准确性。
4. 测量样品：通过光纤将被测样品的光信号引入光谱仪。
确保光纤接头连接牢固并且没有松动。
5. 设置测量条件：根据需要设置光谱仪的参数，例如积分时间、波长范围等。
6. 进行测量：点击"开始测量"按钮，光谱仪将开始记录样品的
光谱数据。
7. 数据分析：通过光谱软件对测量得到的光谱数据进行分析和处理，例如峰值识别、波长测量等。
8. 结果记录：将测量结果记录下来，包括测量条件和分析结果。
9. 清理仪器：关闭光谱仪，并清理光学元件和接口，以确保下次使用的准确性和稳定性。
10. 定期校准：按照光谱仪的使用说明书，进行定期的校准和维护，以保证仪器的准确性和可靠性。
以上是光纤光谱仪的一般检定规程，具体的操作步骤和技术要求可能会因仪器型号和厂家而有所不同，建议参考具体的仪器说明书和相关标准进行操作。
光纤光谱仪技术参数和要求
光纤光谱仪技术参数和要求
波长范围：600 to 1700nm
适用光纤：单模光纤(10/125mm)、多模光纤(50/125mm & 62.5/125mm)
波长精度：± 0.02nm (1520-1580nm)、± 0.04nm（1450~1520nm，1580~1620nm）、
± 0.1nm (全波段)
波长线性度：± 0.01nm (1520-1580nm)，± 0.02nm (1450~1520nm，1580~1620nm)
测量数据点：101~50001
波长分辨率设置：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0nm
分辨率精度：±5%（1450~1620nm）
动态范围：≥70dB(距峰值±0.2nm处)
光纤接口：通用光接口(FC/SC/ST)
数据存储：64条曲线、64个程序、3条模板线，128M内存，可外接U盘或存储硬盘
数据接口：GPIB、RS232和以太网（TCP/IP），2个USB接口，PS/2键盘接口，SVGA视频输出接口，模拟输出端口，触发输入/输出端口。
校准：自带内置光源的光轴调整功能、自带波长校准功能。
服务要求：
报免税价，报价含所有费用（由甲方指定进口代理，4000元进口代理费含在报价中）。
质保期：三年，24小时响应及现场服务。
培训：终身免费服务，包括光谱仪使用培训、技术支持、每年2次现场维护。
光谱仪器的波长标定
本科学生实验报告学号********* 姓名邬建飞学院物电学院专业、班级12光电子实验课程名称光谱分析教师及职称罗永道开课学期2014 至2015 学年上学期填报时间2014 年11 月18 日云南师范大学教务处编印一、实验设计方案1．实验现象与结果进行标定时我们使用光谱仪采集汞灯波长校准光源的辐射光谱，获得一幅以像元序数 为横坐标、光强 为纵坐标的一幅光谱图。
对比图 1-1，我们知道图 1-2 中的第一个波峰是253.65nm 波长光波的光强，此时查看横坐标n 的值，现在假设此时n=a ,我们可以知道253.65nm 波长的光波被凹面光栅聚焦在第a 个像元上，此时可以得到波 长序列n λ的一个值235.65a λ=，同理，可以得到313.2b λ=，315.48c λ=，507.3f λ=，546.07θλ=，其中，}{}{,,,,,b c d e f g n ∈，且3648abcdefg。
以n 为横坐标，n λ为纵坐标对上述七个值作图，可得到光源特征波长与像元素序数的映射，如图1-3。
对汞灯波长用软件CAL进行标定，图如下：2．对实验现象、实验结果的分析及其结论如实验结果图像所示，得到了一系列波长标定与像元素之间的特征关系。
我们做波长标定的目的是得到所有像元对应的光波长，使图1-3 上可以形成一条λ和n 进行曲线拟合形成波长定波长定标曲线。
通常采用曲线拟合的方法对nλ。
研究结果表明曲线拟合的结果近似于一条直线，如图1-4 所示。
因标曲线nλ的函数表达式，如下：此在工程应用中我们直接使用这一研究结论，给出n在实际应用计算时将上述公式做如下简化。
先计算获得1b a b a λλ-∆=-，2c b c b λλ-∆=-，3d cd cλλ-∆=-，4e de dλλ-∆=-，5f ef eλλ-∆=-，6g fg fλλ-∆=-，可得：。
光纤光谱仪的波长标定
枷
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光谱仪象素
图 ２ 光 谱 仪 测 定 汞 灯 标 准 光 谱 曲线
实 验 中使 用 的光 纤 光 谱 仪 型 号 为 Ｅ Ｐ ０ ０ 其 Ｐ ２０ ， 测 量 波 长 范 围为 ２ ０－ ５ ｍ ， 用 Ｅ Ｐ２ ０ ０ ＂ ８ ０ｎ 使 － Ｐ ０ ０光纤 光谱 仪 测 得 的低 压 汞灯 的 ７条 １级 谱 线 （ 准 波长 标
产业 部 门［ 。近 年来 ， １ ］ 由于 光纤 技 术 、 电荷 耦 合 器件 Ｃ Ｄ及 Ｐ Ｃ ＤＡ 阵列 器 件 和 计 算 机 技 术 的 引 入 ， 谱 光
分 析 系 统 中 的核 心 设 备 —— 光 谱 仪 与 采 样 样 品 分 离 ， 生 了光纤 光谱 仪 ， 实 现 在 线 实 时 测 量 ， 备 产 可 具 了适 应 工业 现 场光 谱 分 析 的能 力 ， 兼 有 信 息采 集 、 更 处理 、 储 等优 点 ， 而使 光 谱测 量 技 术在 工业 领 域 存 从
【 摘要 】 纤 光谱 仪 是 光谱 测 量 中的核 心部件 ， 光 它将 光信 号 经 分光 系统和 Ｃ Ｄ 阵列 转换 为 各光 Ｃ 波 长的 电信 号 ， 通过 计 算机 处理 ， 再 以获得 光谱 信 号 曲 线 。 了得 到 准 确 的测 量 结果 ， 谱仪 在 为 光 使 用前 必须 对 光 波 长进行 严 格 的标 定 ， 定 Ｃ Ｄ 象素和 光 波 波长 的对 应 关 系。 确 Ｃ
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会 引起 光 波 波 长 与 象 素 之 间 的变 化 ， 以实 际 使 用 所
中， 都要 定 期进 行 标定 。
光纤光谱仪的波长校正
光纤光谱仪的波长校正
李莉;牟同升
【期刊名称】《光学仪器》
【年(卷),期】2008(030)003
【摘要】随着人们对光谱测量仪器灵活性、微型化的要求,便携式光纤光谱仪在实际生产测量中的需求也越来越大,对其测量性能的要求也越来越高.根据光纤光谱仪的测量原理,利用波长与CCD探测器单元格一一对应的关系,提出了一种波长校正的方案,波长校准精度可以达到0.5nm,重复性达0.1nm.
【总页数】4页(P51-54)
【作者】李莉;牟同升
【作者单位】浙江大学,现代光学仪器国家重点实验室,浙江,杭州,310027;浙江大学,现代光学仪器国家重点实验室,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TH744.12
【相关文献】
1.用智能波长校正的扫描式电感耦合等离子体光谱仪测定高炉渣中7种… [J], 刘克玲;谭海滨
2.用智能波长校正的扫描式ICP光谱仪测定铬铁矿中六种元素成分 [J], 刘克玲;谭海滨
3.ICP光谱仪波长校正系数的稳定性研究 [J], 万卓
4.基于多项式拟合残差法的光纤光谱仪的波长定标方法研究 [J], 董冰;郑峰;石晓光;
宦克为
5.Yb光纤激光频率梳用于兴隆高分辨率光谱仪波长定标的测试与分析 [J], 赵斐;王汇娟;赵刚;王靓;刘玉娟
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光纤光谱仪绝对光谱辐射定标新技术
文章编号:1002-2082(2011)01-0101-05光纤光谱仪绝对光谱辐射定标新技术张 芳,高教波,王 军,肖相国,张 磊(西安应用光学研究所,陕西西安710065)摘 要:在700nm ～900nm 波段范围内,用1000℃黑体标定光纤光谱仪(200nm ～1100nm),获得其在该波段范围内的绝对光谱响应函数。
通过测量光纤光谱仪对不同色温下卤钨灯的光谱响应,将700nm ～900nm 波段的响应函数推延至400nm ～700nm 波段范围,最终得到400nm ～900nm 波段内的绝对光谱响应函数。
光纤光谱仪对不同色温下卤钨灯的5次测量结果表明:在550nm ～900nm 范围内,所获得的绝对光谱响应合成不确定度小于3.53%。
关键词:光纤光谱仪;色温;绝对辐射标定中图分类号:T N 25 文献标志码:AAbsolute spectral radiation calibrationof fiber spectrometerZHANG Fang ,GAO Jiao -bo ,WANG Jun ,XIAO Xiang -g uo ,ZHANG Lei(Xi ’an I nstitute of A pplied O ptics,Xi ’an 710065,China)Abstract :As a referenced spectral detector ,the accurate calibration of fiber spectrometer is veryimportant .The absolutely spectral response function of the fiber spectro meter w ithin 550nm -900nm w as obtained w ith a new technique ,w hich av oids using a high temperature blackbody ,and the uncer tainty of the respo nse function is less than 3.53%.Besides,a novel metho d is used to o btain the colo r temperature of the light source w ith characteristic of g ray bo dy.Key words :fiber spectro meter ;co lor temperature ;absolute r adiation calibr ation引言光谱成像技术[1]是一种集光学、光谱学、精密机械、电子技术及计算机技术于一体的新型遥感技术。
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T 6 S;V W SX W S 6 M ; 8X W M 7 分别对应的 ! 式中 W 时> 即编号为 8位置的 ! ‘ Z \ Y M( ‘ ] ] Y 8( ‘ ] 9 Y 8 5K 5K ( 5; ! ?象 ! ?象 8 为 SV8 万方数据 新技术新工艺 c b a 机械加工与自动化 7 8 8 7年 第 M 8期 aM Z a
表 % ’点标准波长标定结果比较
9 9 9 9 9 9 9 9 5 5 5 5 + " % ’ ) 为基准 9 + " & ’ ) 为基准 5 + " & % ) 为基准 序 标准波 9 号 长2 3 4 计算波长 偏差 计算波长 偏差 计算波长 偏差 5 + 5 " 5 & 5 % 5 ’ 5 ) 5 / & + " ) & ) ’ * % * % / % & ’ ( ’ % ) + ’ / / * ’ / # * & + " ) " 8* * " & ) ’ * & 8* * & % * & # / * / & % & ’ ) % * + ) ’ % ) % & 8* & & ’ / ) / ( * " " ’ / ( ) & * & / & + " ’ ) * * % & ) ’ % ’ 8* % ’ % * % + " * ’ ( % & ) & ’ 8* ’ ’ ’ % ) ) ’ 8* ’ ’ ’ / ) ) & * & / ’ / ( % ’ * ’ ’ & + " ’ / * * & & ) ’ & ’ 8* & ’ % * & # ( * / " % & ) " & 8* % & ’ % ) ( & 8* / & ’ / ) # ( * * " + ( ’ / ( ( " *
表 " &点标准波长标定结果比较
5 5 +5 &5 ’ 为基准 "5 %5 ) 为基准 +5 %5 ) 为基准 序 标准波 5 号 长2 3 4 计算波长 偏差 计算波长 偏差 计算波长 偏差 5 + 5 " 5 & 5 % 5 ’ 5 ) 5 / & + " ) & ) ’ * % * % / % & ’ ( ’ % ) + ’ / / * ’ / # * & + " ) & ) ’ # + % * % / * % & ) # * ’ % ) + * ’ / ’ % ( ’ / / " ) * 8* # + * 8+ + * * + ’ " + / % & + " & # & ) ’ * * % * & ’ / % & ’ ( * ’ % ) ) ( ’ / / * * ’ / ( ( ’ * " + * + + & * 8* ’ ( * * + ’ & + " ) & ) ’ + % * & ) + % & ’ ( * ’ % ) ) ’ ’ / / * * ’ / ( ( ’ * 8* + * + * # * 8* ’ ’ * * + ’
表 + 标准波长与象素的对应关系
序 号 5 + 5 " 5 & 5 % 5 ’ 5 ) 5 / 实 测 象 素 标准波 长2 3 4 第 +次 第 "次 第 &次 第 %次 第 ’次 第 )次 平均 & + " ) & ) ’ * % * % / % & ’ ( ’ % ) + ’ / / * ’ / # * " # & " # " " # " " # & " # " " # " " # " ’ % & & % & % % & & % & % % & " % & & % & & & ’ % " ’ & ( ’ & ( ’ % + ’ & / ’ % * ’ & # & ) & + ) & * ) & * ) & + ) " / ) & * ) " # ( # ’ / # ’ ) # ’ ) # ’ ’ # ’ ) # ’ ( # ’ ) & +* ’ + +* % # +* ’ * +* ’ * +* ’ + +* ’ *+* ’ * " ’ ) +* ’ ) +* ’ ) +* ’ ) +* ’ ) +* ’ ) +* ’ ) +*
由 以 上 各 表 标 定 数 据 和 误 差 分 析 可 知! 最大误 差, &点 标 准 波 长 标 定 的 结 果 为 + / %3 %点 的 为 4, 故采用 ’点标准波长标 * ( &3 ’点的为 * / & 4, 3 40 定 的 最 大 误 差 最 小, 且采用标准波长 5 $ 5 $ 5 $ 5 $ 5 + " & ’ ) 标 定 的 结 果 最 优0 所 以, 对于本 : 型 光 谱 仪 " * * * ; ; 在全测量波长范围内最佳标定方程为 !
9 + 9 " 9 & 9 % 9 ’ 9 ) 9 /
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表 & %点标准波长标定结果比较
+5 &5 ’5 ) 为基准 序 标准波 5 号 长2 3 4 计算波长 偏差
5 "5 &5 %5 ) 为基准 计算波长 偏差
5 +5 &5 %5 ) 计算波长 & + " / + & ) ’ % ( % * % + * % & ) & & ’ % ) ( % ’ / ) # ) ’ / ( / # 偏差 8* + + 8* % ( * ) * 8* ’ & 8* / % * * % * " +
光纤光谱仪的波长标定
! " # $ % & " ’ $ ( )’ * +," + # + ( ) ’ *. / ’ * +01 ’ $ 2 " # 3 $ % + & 4 1 + 2 ’ & . 5+ ’ + & 上海理工大学动力学院 6 7 8 8 8 9 : ; 李树荣 付敬业 蔡小舒 张玉荣
摘要 = 光纤光谱仪是光谱测量中的核心部件 > 它将光信号经分光系统和 ! < ! ? 阵列转换为各光 波长的电信号 > 再通过计算机处理 > 以获得光谱信号曲线 @ 为了得到准确的测量结果 > 光谱仪在 使用前必须对光波长进行严格的标定 > 确定 ! ! ? 象素和光波波长的对应关系 @ 关键词 光纤光谱仪 标定 波长
>2 >J" 1 ’ $ 2 " # / $ % + & I 1 + 2 ’ & . 5+ ’ + & " # $ % & " ’ $ . ( + # + ( ) ’ * AB C D E F G H . 光谱测量具有灵敏度高 K 分析速度快等特点 > 可 如 紫 外 光K 可 见 光K 近红外光等 对 不 同 的吸收光 谱 6 吸收光谱 ; 反射和辐射光谱等多种光谱进行定性定 K 量分析 @ 这使光谱仪广泛应用在工业 K 农业 K 环保等
M N 产业部门 L 由于光纤技术 K 所 对 应 的 波 长> K W W M 7分别为一次系数和二次系 测得对应数组 数 @ 利 用低 压 汞 灯 的 标 准 发 射 谱 线 > 根据上式可建立方程组 > 联立求解 > 即可 L 6 N > S> T S; 确定 W K K :个参数的值 @ W W 8 M 7 M Y标定系统 标 定 实 验 装 置 及 其 组 成 如 图 M所 示 > 其组成主 要由标准光源 K 光纤 K 光谱仪和计算机等 @ 标准光源 应满足能够发 射光纤光谱仪 测量波长范围
内 的 光 谱> 且至少有 Z [ \根 已 知 波 长 的 特 征 光 谱 线 @ 低压汞灯在紫外到可见光范围能够发射 ]根已 知波长的特征谱线 > 可以满足这一要求 @ 光纤用来接收光信号 > 传送至光纤光谱仪 > 这样 可以实现现场标定 > 做到测量与标定的统一 @ 计 算 机 用 来 分 析 光 谱 仪 的 光 谱 信 号> 确定波长 与象素的对应关系 @