光学测量方法和系统与流程

本发明涉及光学测量方法和系统。具体地说，本发明涉及用于光学测量的包括法布里-珀罗干涉仪的光谱仪。本发明还涉及用于分析对象的光谱的方法。

背景技术：

光学测量系统被用于例如分析目标的性质或材料成分。例如气体或气体混合物的对象的光谱可以通过使用包括法布里-珀罗干涉仪的光谱仪进行测量。

法布里-珀罗干涉仪基于两个反射镜，即输入反射镜和布置为经由间隙面对输入反射镜的输出反射镜。在本文中，“反射镜”是指存在对光进行反射的层或一组层的结构。通带波长可以通过调整两个反射镜之间的距离(即间隙的宽度)进行控制。由于环境的温度的改变典型地影响干涉仪的温度，因此干涉仪的波长响应将会发生温度漂移。

文件us5818586例如描述了用于气体浓度测量的小型化光谱仪包括：用于使电磁辐射射到要测量的气体上的辐射源、用于检测透射过气体或从气体发射的辐射的检测器、放置于检测器前面的辐射路径中的电调谐法布里-珀罗干涉仪、用于控制辐射源、干涉仪和检测器的控制电子电路。辐射源、检测器、干涉仪和控制电子电路被以小型化方式集成到公共平板基底上，并且辐射源是可电调制的微机械制造的热辐射发射器。

文件us2013/0329232a1进一步公开了利用微机械(mems)技术生产的可控制的法布里-珀罗干涉仪。根据该发明，干涉仪布置在同一基底上具有电调谐干涉仪和参考干涉仪。利用参考干涉仪测量温度漂移并且这一信息被用于补偿利用可调谐的干涉仪进行的测量。测量准确度和稳定性由此得以提高并且对封装的要求更轻。

技术实现要素：

本发明的某些实施例的目的是提供一种光学测量方法。

根据本发明的一个实施例，执行一种光学测量方法，其包括步骤：

-用光照射对象(obj1)，

-接收来自所照射的对象(obj1)至可调谐的法布里-珀罗干涉仪(100)的光(lbj1)，

-改变所述法布里-珀罗干涉仪(100)的反射镜间隙(dfp)，以及

-检测在不同的间隙长度(dfp)下通过所述法布里-珀罗干涉仪的反射镜间隙(dfp)的信号(lb3)，以及

-在不同的间隙长度(dfp)下以不同的时间长度执行所述检测。

根据本发明的另一实施例，利用具有存储器的法布里-珀罗干涉仪并且有利地利用可调谐的放大器，执行以下方法：

在开始测量时发送至少两个优选三个初始控制值至控制光谱仪的控制器：

对应于所述法布里-珀罗干涉仪的间隙长度的波长，

对于对应于所述法布里-珀罗干涉仪的间隙长度的每个波长的测量时间，以及

可选地，对于对应于所述法布里-珀罗干涉仪的间隙长度的每个波长的增益值。

在实际测量中，传感器的控制单元以预定义的测量时间和增益逐个测量选定波长，并且在改变波长的过程中(典型地为1ms)发送用于下一测量增益的信息。

根据上面描述的本发明的一些实施例，干扰材料(甲烷、水)的光谱峰可以通过同一扫描过程中的低增益和短测量时间而消除，而期望对象的期望表征谱值可以被以更长的时间段和更高的增益测量。

在本发明的一些实施例的帮助下，有效动态测量范围将被实质增大。

在本发明的一些实施例中，测量设备可以被预编程为使其在开始测量时自动找到对于每个波长的最佳增益和测量时间并且在预编程之后使用这些信息。这一预编程基于本申请的权利要求中限定的本发明的原理。

本发明的某些实施例的目的是提供一种光学测量系统。具体地，某些实施例的目的是提供一种包括法布里-珀罗干涉仪的光学测量系统。本发明的某些实施例的另一目的是提供一种用于分析对象的光谱的方法。本发明的某些实施例的又一目的是提供一种计算机可读介质，其上存储有一组计算机可执行指令。

这些和其他目的是通过此后描述的以及权利要求中的本发明的实施例实现的。根据本发明的一方面，提供了一种光学测量系统，其包括：

-可电调谐的珀尔帖元件，

-用于检测来自测量区域中的辐射源的辐射的检测器，所述检测器与所述珀尔帖元件热连接，

-放置于所述检测器前面的辐射路径中的可电调谐的法布里-珀罗干涉仪，所述法布里-珀罗干涉仪与所述珀尔帖元件热连接，以及

-控制电子电路，被配置为控制所述珀尔帖元件、所述干涉仪和所述检测器。

根据一实施例，珀尔帖元件被配置为控制干涉仪的温度。根据一实施例，珀尔帖元件被进一步配置为控制干涉仪的温度，使得温度保持基本恒定。根据另一实施例，珀尔帖元件被配置为控制检测器的温度。

在一实施例中，珀尔帖元件、检测器和干涉仪被布置在位于壳体中的腔体中。在另一实施例中，珀尔帖元件被配置为控制腔体中的温度。根据一实施例，珀尔帖元件被进一步配置为控制腔体中的温度，使得温度保持基本恒定。珀尔帖元件被附接至可移动地连接至壳体的框架。壳体包括散热风扇以便增加壳体的表面积以用于最佳的热传递。

在一实施例中，系统包括至少一个电路板。

在另一实施例中，系统包括一个或多个热敏电阻。

根据另一方面，本发明的实施例的目的也可以通过用于分析对象的光谱的方法来实现，所述方法包括：

-将可电调谐的法布里-珀罗干涉仪放置于由测量区域中的辐射源发射的辐射的路径中，

-利用检测器检测辐射，

-控制与检测器和/或干涉仪热连接的可电调谐的珀尔帖元件。

根据一实施例，通过利用珀尔帖元件基本补偿了干涉仪的机械尺寸上的环境温度改变的影响。

根据另一实施例，珀尔帖元件被控制为使得检测器和/或干涉仪的温度保持基本恒定。

在一实施例中，系统包括滤波器，其被配置为使得一波长带宽可以通过该滤波器。在另一实施例中，该波长带宽是法布里-珀罗干涉仪的主波长带宽。典型地，该波长带宽处于λ＝1[μm]与λ＝2[μm]之间、λ＝1[μm]与λ＝5[μm]之间或λ＝1[μm]与λ＝10[μm]之间的波长范围中。

此外，根据另一实施例，本发明的实施例的目的也可以通过计算机可读介质来实现，该计算机可读介质上存储有能够使与根据权利要求1-14中任一项所述的光学测量系统连接的处理器分析测量区域中的辐射源的性质或材料成分的一组计算机可执行指令。

通过本发明的实施例获得了大量优势。由于通过利用珀尔帖元件能够在很大程度上补偿法布里-珀罗干涉仪的尺寸上的环境温度改变的影响，因此有可能实现高温度稳定性。

令人惊喜的是，通过位于珀尔帖元件与法布里-珀罗干涉仪之间的检测器进行的测量在控制干涉仪的温度过程中不受影响。

附图说明

为了更完全理解本发明的具体实施例及其优势，现在请参考结合附图进行的以下描述。在附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的光学测量系统的框架的示意图，

图2示出了根据本发明的第二实施例的光学测量系统的框架的一部分的示意性透视图，

图3示出了根据本发明的第三实施例的光学测量系统的框架的第二横向元件的示意性透视图，

图4示出了要被插入到根据本发明的第四实施例的光学测量系统的框架中的栓的示意性透视图，

图5示出了包括要被插入到根据本发明的第五实施例的光学测量系统的框架中的法布里-珀罗干涉仪、检测器和珀尔帖元件的结构的示意性侧视图，

图6示出了根据本发明的第六实施例的光学测量系统的壳体的一部分的示意性顶视图，

图7示出了根据本发明的第七实施例的光学测量系统的壳体的一部分的示意性透视图，

图8示出了根据本发明的第八实施例的光学测量系统的一部分的示意性正视图，

图9示出了根据本发明的第九实施例的光学测量系统的示意性正视图，

图10示出了根据本发明的第十实施例的光学测量系统的示意性透视图，

图11示出了根据本发明的第十一实施例的光学测量系统的示意图，

图12示出了根据本发明的第十二实施例的用于分析对象的光谱的方法的示意性流程图，

图13示出了根据本发明的一个光谱仪，

图14a图解地示出了现有技术测量结果，

图14b图解地示出了根据本发明的测量结果。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的第一实施例的光学测量系统1的框架3的示意图。框架3包括第一纵向元件8和通过第一横向元件4与第一纵向元件8分离的第二纵向元件9。在第一横向元件4的第一侧面5上固定地附接有可电调谐的珀尔帖元件11。从珀尔帖元件11引导电线18通过第一横向元件4到达电路板17，电路板17位于第一横向元件4的第二侧面6上。通过利用珀尔帖元件11，有可能在消耗电能的情况下根据电流的方向将热量从第一横向元件4的一侧传递到另一侧。珀尔帖元件11可以被用作能加热或者能制冷的温度控制器。

用于在测量区域25检测来自辐射源24的辐射的检测器23固定地附接至珀尔帖元件11。另外，可电调谐的法布里-珀罗干涉仪10放置于检测器23前面的辐射路径中。

此外，第二横向元件7通过利用螺钉和/或粘合剂14附接至框架3的第一纵向元件8和第二纵向元件9。盖板24附加地附接至第一纵向元件8和第二纵向元件9以及第一横向元件4。例如可以从实心金属件铣削出第一纵向元件8和第二纵向元件9、第一横向元件4以及盖板24。

第一纵向元件8和第二纵向元件9、第一横向元件4和第二横向元件7以及盖板24形成具有向一侧开放的腔体12的框架3。框架3被配置为插入到测量系统1的壳体2中，该壳体2在图1中未示出。包括通道15的栓20被插入到第二横向元件7中，以便提供用于辐射从腔体3外部到腔体3内部的通道15。换句话说，创建了预定辐射路径16。在通道15中布置有球透镜22。

珀尔帖元件11、检测器23以及干涉仪10被布置在壳体2的腔体3中。根据各实施例，珀尔帖元件11被配置为控制干涉仪10的温度。根据某些实施例，珀尔帖元件11被配置为控制检测器23的温度。根据另一些实施例，珀尔帖元件11被配置为控制腔体3中的温度。在这种情况下，珀尔帖元件11例如被配置为控制腔体3中的温度从而使得温度保持基本恒定。

在图2中示出了根据本发明的第二实施例的光学测量系统1的框架3的一部分的示意性透视图。该图中未示出附接至第一纵向元件8和第二纵向元件9的第二横向元件7。第二横向元件7例如可以通过利用粘合剂附接至第一纵向元件8和第二纵向元件9。根据某些实施例，还可能通过钻孔29中的螺钉将第二横向元件7附接至第一纵向元件8和第二纵向元件9。将第二横向元件附接至第一纵向元件8和第二纵向元件9的结果是形成了腔体12。框架3的该部分还包括通过第一横向元件4的开口30，用于将法布里-珀罗干涉仪10、检测器23和珀尔帖元件11的电线18从第一横向元件4的第一侧面5引导至第一横向元件4的第二侧面6。

在图3中示出了根据本发明的第三实施例的光学测量系统1的框架3的第二横向元件7的示意性透视图。第二横向元件7包括用于插入栓20的开口31。第二横向元件7被配置为通过利用粘合剂和螺钉附接至第一纵向元件8和第二纵向元件9。

在图4中示出了要被插入到根据本发明的第四实施例的光学测量系统1的框架3中的栓20的示意性透视图。栓20包括要被插入到第二横向元件7中的通道15。栓20提供用于辐射从腔体3外部至腔体3内部的通道15。在通道15中布置透镜22。栓20还包括用于附接光纤的螺纹21，该光纤要被导向至测量区域26中的辐射源25。

在图5中示出了包括要被插入到根据本发明的第五实施例的光学测量系统1的框架3中的法布里-珀罗干涉仪10、检测器23和珀尔帖元件11的结构的示意性侧视图。辐射可以通过其中布置有滤波器33的孔32进入所示出的结构。滤波器33被配置为使得特定波长带宽λ可以通过滤波器。典型地，该波长带宽λ是法布里-珀罗干涉仪10的主带宽。波长范围例如可以是在λ＝1[μm]与λ＝2[μm]之间。根据另一些实施例，波长范围例如可以是在λ＝1[μm]与λ＝5[μm]之间或者在λ＝1[μm]与λ＝10[μm]之间。随后，辐射通过法布里-珀罗干涉仪10，并且然后被利用检测器23检测。检测器23可以包括间隔物以便离法布里-珀罗干涉仪10特定距离地布置检测器23。典型地，检测器23被配置为检测经滤波的波长。根据某些实施例，检测器23被配置为至少检测法布里-珀罗干涉仪10的波长带宽。此外，基台(submount)34被布置在检测器23与珀尔帖元件11之间。基台34例如可以是陶瓷基台。珀尔帖元件被配置为控制干涉仪10的温度t2。根据特定实施例，珀尔帖元件被控制为使得干涉仪10的温度t2保持基本恒定。在这种情况下，干涉仪10的温度t2例如可以是t2＝20[℃]、t2＝22[℃]、t2＝24[℃]或任何其他预定温度。在一些实施例中，干涉仪的温度被保持在40[℃]±0.05[℃]。此外，法布里-珀罗干涉仪10、检测器23和珀尔帖元件11被连接到电线18。

在图6中示出了根据本发明的第六实施例的光学测量系统1的壳体2的一部分的示意性顶视图。壳体2包括散热风扇19，以便增加壳体2的表面积以用于最佳的热传递。散热风扇19从壳体2延伸以增加到环境中或来自环境的热传递率。散热风扇19可以被认为是在光学测量系统1中出现的热传递问题的经济解决方案。除了附接至框架3的珀尔帖元件11(在图6中未示出)外，有可能通过利用散热风扇19减小光学测量系统1的尺寸并且提供简单且紧凑的结构。壳体2还包括盖以便在壳体内部创建封闭的腔体，该盖在图6中未示出。

根据某些实施例，主电路板35被附接至壳体2。主电路板35通过电线连接至附接至框架3的电路板17。主电路板35、电路板17以及连接至珀尔帖元件11、检测器23和法布里-珀罗干涉仪10的电线18形成控制电子电路，用于控制珀尔帖元件11、干涉仪10和检测器23。

在图7中示出了根据本发明的第七实施例的光学测量系统1的壳体2的一部分的示意性透视图。壳体2被配置为使得框架3要被插入到壳体2中。根据某些实施例，壳体2还被配置为使得主电路板35要被附接至壳体2。

在图8中示出了根据本发明的第八实施例的光学测量系统1的示意性正视图。框架3被插入到壳体2中。在主电路板35与框架3之间布置有间隙，以便避免由于与框架3的物理接触或由于热量而损坏主电路板。在操作光学测量系统1的过程中，壳体被壳体2的附加的盖所封闭，该盖在图8中未示出。在干涉仪10的尺寸上的壳体2周围的环境的温度t1的变化尤其可以通过利用布置在腔体12中的珀尔帖元件11进行补偿。通过散热风扇19可以实现腔体12与环境之间的最佳热传递。

在图9中示出了根据本发明的第九实施例的光学测量系统1的示意性正视图。壳体2被利用盖27封闭，由此创建了壳体2内部的腔体。干涉仪的温度t2可以通过珀尔帖元件11和散热风扇19根据环境温度t1进行控制。

在图10中示出了根据本发明的第十实施例的光学测量系统1的示意性透视图。

在图11示出了根据本发明的第十一实施例的光学测量系统的示意图。光学测量系统1用于分析环境中的辐射源25的性质或材料成分。环境的温度t1例如可以是t1＝28[℃]，而干涉仪10的温度t2例如可以是t2＝22[℃]，即，温度差为δt＝t1-t2＝6[℃]。由于珀尔帖元件11和散热风扇19，环境的温度t1不影响干涉仪10的温度t2，由此提供了精确的测量结果，因为干涉仪10的反射镜的尺寸不会改变。热量被从干涉仪10所位于的腔体12内部传递到腔体12外部。光学测量系统1还包括计算机化设备28，诸如个人电脑或移动计算设备，其连接至主电路板18。计算设备28包括计算机可读介质，其上存储有能够使与光学测量系统1连接的处理器分析测量区域26中的辐射源25的性质或材料成分的一组计算机可执行指令。

在图12中示出了根据本发明的第十二实施例的用于分析对象的光谱的方法的示意性流程图。首先，将可电调谐的法布里-珀罗干涉仪放置于由测量区域中的辐射源发射的辐射的路径中。其次，利用检测器检测辐射。随后，控制与检测器和/或干涉仪热连接的可电调谐的珀尔帖元件。

参考图13，光谱仪500可以包括法布里-珀罗干涉仪100和检测器det1。对象obj1可以反射、发射和/或透射光lb1。光lb1可以被耦合进光谱仪500以便监测光lb1的光谱。

法布里-珀罗干涉仪100包括第一半透反射镜110和第二半透反射镜120。第一反射镜110和第二反射镜120之间的距离等于反射镜间隙dfp。反射镜间隙dfp可以是可调整的。第一反射镜110可以具有固体-气体界面111，而第二反射镜120可以具有固体-气体界面121。反射镜间隙dfp可以表示界面111与界面121之间的距离。法布里-珀罗干涉仪100可以提供透射峰pfp,k，其中，透射峰pfp,k的光谱位置可以取决于反射镜间隙dfp。透射峰pfp,k的光谱位置可以通过改变反射镜间距dfp而改变。透射峰pfp,k还可以被称为法布里-珀罗干涉仪100的通频带。

光谱仪500可以包括一个或多个滤波器60以限定光谱仪500的检测带δλpb。滤波器60可以通过对从对象obj1接收的光lb1进行滤波而提供经滤波的光lb2。

法布里-珀罗干涉仪100可以通过将经滤波的光lb2的一部分透射到检测器det1而形成透射光lb3。从干涉仪100获得的透射光lb3可以被耦合至检测器det1。透射光lb3可以至少部分地撞击到检测器det1上。

可以布置致动器140以相对于第二反射镜120移动第一反射镜110。致动器140例如可以是静电致动器或压电致动器。反射镜110、120可以是基本平坦的并且基本平行于彼此。半透反射镜110、120例如可以包括金属反射层和/或多层式反射电介质。反射镜110、120之一可以附接至框架，而另一个反射镜可以由致动器140移动。

可以从对象obj1获得光lb1。例如，光lb1可以是从对象发出的，光lb1可以是从对象反射的，和/或光lb1可以是透射通过对象的。可以测量光lb1的光谱，以便例如确定对象obj1的发射光谱、反射光谱和/或吸收光谱。

对象obj1例如可以是真实或虚拟的对象。例如，对象obj1可以是有形材料件。对象obj1可以是真实的对象。对象obj1例如可以是固体、液体或气体的形式。对象obj1可以包括样品。对象obj1可以是透明容器和透明容器中容纳的化学物质的组合。对象obj1例如可以是植物(例如树或花)、燃烧火焰或漂浮在水上的油滴。对象例如可以是通过吸收气体层观察的太阳或星星。对象obj1可以是发射或发射图像的光的显示屏。对象obj1可以是通过另一光学设备形成的光学图像。对象obj1还可以被称为目标。

还可以例如直接从光源、通过反射从光源获得的光而提供光lb1。光源例如可以包括白炽灯、黑体辐射体、发射红外光的暗淡光条、卤钨灯、荧光灯或发光二极管。

干涉仪100的反射镜间隙dfp可以根据控制信号sd而改变。例如，可以通过将控制信号sd转换为施加到干涉仪100的致动器140的驱动电压而调整反射镜间隙dfp。备选地，可以例如通过可以提供控制信号sd的电容式传感器来监测反射镜间隙dfp。

光谱仪500可以包括控制单元cnt1。控制单元30可以包括一个或多个数据处理器。控制单元cnt1可以被布置为提供用于控制干涉仪100的反射镜间距dfp的控制信号sd。例如，光谱仪500可以包括驱动单元，其可以被布置为将数字控制信号sd转换为电压信号vab。电压信号vab可以被耦合至压电致动器或静电致动器以便调整反射镜间隙dfp。控制信号sd可以表示反射镜。

还可以例如直接从光源、通过反射从光源获得的光、通过透射从光源获得的光而提供光lb1。光源例如可以包括白炽灯、黑体辐射体、发射红外光的暗淡光条、卤钨灯。在一实施例中，控制信号sd可以与耦合至致动器的电压信号vab成比例。驱动单元可以将数字信号sd转换为适用于驱动致动器的模拟信号。

控制信号sd还可以是传感器信号。干涉仪例如可以包括用于监测反射镜间隙dfp的电容式传感器。电容式传感器可以被布置为通过监测反射镜间隙dfp而提供控制信号sd。控制信号sd可以被用作表示反射镜间距dfp的反馈信号。

光谱仪500可以可选地包括用于将光聚集到检测器det1中的聚光光学器件300。该光学器件例如可以包括一个或多个透镜和/或一个或多个反射表面(例如抛物面反射镜)。光学器件300可以被定位在干涉仪100后面(即，在干涉仪100与检测器det1之间)。光学器件300的一个或多个部件可以被定位在干涉仪100前面，而光学器件300的一个或多个部件可以被定位在干涉仪后面。

检测器det1可以被布置为提供检测器信号sdet1。检测器信号sdet1可以表示撞击在检测器det1上的光lb3的强度i3，光lb3的强度i3被转换成检测器信号值sdet1。

检测器det1可以例如在紫外、可见和/或红外区域中敏感。光谱仪500可以被布置为例如在紫外、可见和/或红外区域中测量光谱强度。检测器det1可以根据光谱仪500的检测范围进行选择。例如，检测器可以包括例如硅光电二极管。检测器可以包括p-n结。检测器可以是热电检测器。检测器可以是测辐射热计。检测器可以包括热电偶。检测器可以包括热电堆。检测器可以包括砷化铟镓(ingaas)光电二极管。检测器可以是锗光电二极管。检测器可以是光电导硒化铅(pbse)检测器。

检测器det1可以被布置为提供检测器信号sdet1。检测器信号sdet1可以表示撞击在检测器det1上的光lb3的强度i3。检测器det1可以将撞击在检测器det1上的光lb3的强度i3转换成检测器信号。检测器可以是硒化铅(pbse)检测器。检测器可以是光电导锑化铟(insb)检测器。检测器可以是光电导砷化铟(inas)检测器。检测器可以是光伏铂化硅(ptsi)检测器。检测器可以包括锑化铟(insb)光电二极管。检测器可以是光电导碲镉汞(mct，hgcdte)检测器。检测器可以是光电导碲锌汞(mzt，hgznte)检测器。检测器可以是热电钽酸锂(litao3)检测器。检测器可以是热电硫酸三甘肽(tgs和dtgs)检测器。检测器det1可以是成像检测器或不成像检测器。检测器可以包括cmos检测器的一个或多个像素。检测器可以包括ccd检测器的一个或多个像素。

光谱仪500可以包括存储器mem4，用于存储强度15校准数据cpar1。可以通过使用强度校准数据cpar1从检测器信号sdet1确定光lb1的一个或多个强度值i1。强度校准数据cpar1可以包括例如回归函数的一个或多个参数，其允许从检测器信号值sdet1确定光lb1的强度值i1。

光谱校准数据可以确定控制信号sd的值与光谱位置λ之间的关系。校准函数λcal(sd)可以确定用于从控制信号sd的值获得光谱位置的关系。光谱校准数据可以包括函数λcal(sd)的参数，函数λcal(sd)根据控制信号sd给出光谱位置λ。

光谱校准数据sd,cal(λ)可以确定用于从光谱位置λ获得控制信号sd的值的关系。光谱校准数据可以包括函数sd,cal(λ)的参数，函数sd,cal(λ)根据光谱位置λ给出控制信号sd。

每个确定的强度值i1可以被与控制信号sd的值相关联，并且所确定的强度值i1可以被基于所述控制信号值sd和光谱校准数据而与光谱位置λ相关联。

每个测量的检测器信号值sdet1可以被与控制信号sd的值相关联，并且检测器信号值sdet1可以被基于控制信号值sd和光谱校准数据而与光谱位置λ相关联。

光谱仪500可以包括存储器mem3，用于存储光谱校准数据。光谱校准数据λcal(sd)可以包括例如回归函数的一个或多个参数，其允许确定控制信号值sd与光谱位置λ之间的关系。光谱仪500可以被布置为通过使用光谱校准数据从控制信号值sd确定光谱位置λ。光谱仪500可以包括存储器mem5，用于存储计算机程序prog1。计算机程序prog1可以被配置为当被一个或多个数据处理器(例如cnt1)执行时通过使用光谱校准数据从控制信号值sd确定光谱位置。

光谱仪500可以被布置为从检测器det1获得检测器信号值sdet1，并且通过使用强度校准数据cpar1从检测器信号值sdet1确定强度值i1。计算机程序prog1可以被配置为当被一个或多个数据处理器(例如cnt1)执行时从检测器det1获得检测器信号值sdet1并且通过使用强度校准数据cpar1从检测器信号值sdet1确定强度值i1。

光谱仪500可以可选地包括存储器mem1，用于存储30光谱数据xs(λ)。光谱数据xs(λ)可以包括例如作为光谱位置λ的函数i1(λ)确定的强度值i1。光谱数据xs(λ)可以包括校准的测量光谱i1(λ)。光谱数据xs(λ)可以包括例如作为光谱位置λ的函数sdet1(λ)确定的检测器信号值sdet1。

光谱仪500可以可选地包括用户接口usr1，例如用于显示信息和/或用于接收命令。用户接口usr1可以包括例如显示器、小键盘和/或触摸屏。

光谱仪500可以可选地包括通信单元rxtx1。通信单元rxtx1可以发送和/或接收信号com1，例如以便接收命令，接收校准数据，和/或发送光谱数据。通信单元rxtx1可以进行有线和/或无线通信。例如，通信单元rxtx1可以利用局域无线网络(wlan)、利用因特网和/或利用移动电话网络进行通信。

光谱仪500可以被实现为单个物理单元或分离的单元的组合。在一实施例中，干涉仪100以及单元cnt1、mem1、mem3、mem4、mem5、usr1、rxtx1可以被实现在同一壳体中。在一实施例中，光谱仪500可以被布置为与远程数据处理单元(例如远程服务器)传输检测器信号sdet1和控制信号sd。可以由远程数据处理单元从控制信号sd确定光谱位置λ。

光谱仪500可以可选地包括一个或多个光学截止滤波器60以限制检测器det1的光谱响应。滤波器60可以限定光谱仪500的检测带。滤波器60可以被定位于干涉仪100的前面和/或后面。

光谱仪500可以可选地包括例如透镜和/或孔230，其被布置为限制透射通过干涉仪100到达检测器det1的光lb3的发散，以便提供透射峰pfp,k的窄带宽δλfp。例如，光lb3的发散可以被限制为例如小于或等于10度。当使用聚光光学器件300时，对光谱测量有贡献的光lb3的发散还可以由检测器det1的尺寸进行限制。

sx、sy和sz表示正交方向。光lb2可以基本在方向sz传播。干涉仪的反射镜110、120可以基本垂直于方向sz。在图13中示出了方向sz和sy。方向sx垂直于图13的平面。

图13的光谱仪可以包括法布里-珀罗标准具50，用于确定和/或验证干涉仪的光谱标度。例如，图1-12的系统可以包括图13的光谱仪。

在图14a和图14b中图解地展示了根据本发明的原理作为比较，其中图14a以连续的测量和连续的测量曲线700展示了现有技术。在图14b中示出了如何对包括测量对象的特征波长处的光谱数据的一些测量点701以比不太感兴趣的其他波长702更长的时间(例如1.5-100倍长)和更高的增益(例如1.5-20倍高)进行测量。

根据特定实施例，通过利用珀尔帖元件补偿干涉仪的机械尺寸上的环境温度改变的影响。根据另一特定实施例，珀尔帖元件被控制为使得检测器和/或干涉仪的温度保持基本恒定。

根据可以结合上述所有实施例应用的本发明的特定实施例，光谱仪500或法布里-珀罗干涉仪100可以例如通过以下过程自动设置参数：

1.操作者确定期望波长、其加权重要性(例如通过标度从1到10)以及最大测量时间(例如1-15秒)

2.光谱仪500或法布里-珀罗干涉仪100以最小增益测量期望波长处的光谱

3.光谱仪500或法布里-珀罗干涉仪100增加每个波长处的增益，使得总体信号水平大约是最大幅值的90％

4.随着期望的加权重要性增加测量时间，使得达到期望的最大测量时间

5.在此之后，测量信息是三个矢量：

i.通过测量创建的光谱

ii.对于每个波长的增益信息，以及

iii.对于每个波长的测量时间

iv.在每个波长处，这些将被逐个相乘，以便获得具有高动态范围的加权光谱

尽管出于说明目的详细描述了本发明，在权利要求的范围内可以进行各种改变和修改。此外，要理解，本公开预期在可能的程度上任何实施例的一个或多个特征可以被与任何其他实施例的一个或多个特征相结合。

要理解，所公开的本发明的实施例不限于本文所公开的特定的结构、过程步骤或材料，而是如相关领域的普通技术人员所认识到的那样可以扩展到其等同物。还应理解，本文所采用的术语仅出于描述具体实施例的目的，而不意在进行限制。

附图标记列表：

1光学测量系统

2壳体

3框架

4第一横向元件

5第一横向元件的第一侧面

6第一横向元件的第二侧面

7第二横向元件

8第一纵向元件

9第二纵向元件

10法布里-珀罗干涉仪

11珀尔帖元件

12腔体

13附接区域

14粘合剂

15通道

16辐射路径

17电路板

18电线

19散热风扇

20栓

21螺纹

22透镜

23检测器

24盖板

25辐射源

26测量区域

27盖

28计算机化设备

29用于螺钉的钻孔

30用于电线的开口

31用于栓的开口

32孔

33滤波器

34基台

35主电路板

t1环境温度

t2干涉仪的温度

δt温度差

λ波长、光谱位置

50第二法布里-珀罗标准具

60截止滤波器

100法布里-珀罗干涉仪

110法布里-珀罗干涉仪的反射镜

111固体-气体界面

120法布里-珀罗干涉仪的反射镜

121固体-气体界面

140致动器

230孔

300聚光光学器件

500光谱仪

700现有技术测量曲线

701表征对象的波长

702其他波长

det1检测器

obj1要测量的对象

lb1从对象obj1接收的光

lb2经滤波的光

lb3透射通过法布里-珀罗干涉仪的光

det1检测器

w1孔230的宽度

sd控制信号

sdet1测量的检测器信号值

sx正交方向

sy正交方向

sz正交方向

cnt1控制单元

mem3存储器

dfp法布里-珀罗干涉仪的反射镜间隙