采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法
【专利摘要】一种采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法，涉及一种光学领域中校正波长漂移的方法，该方法是选用汞灯的发射光谱作为确定的光谱，进行实时x轴标定，将实时标定结果输出至计算机作为x轴，将阵列光谱仪的系列输出作为y轴，合成光谱图，即可消除预标定中因环境和仪器自身因素导致的波长迁移和漂移。本发明可提高仪器的准确性，满足了高精度测量要求，还可消除仪器台间差，降低模型迁移难度，而且无需进行定期的手工校准，节省了使用成本和人力成本。
【专利说明】
采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种光学领域中校正波长漂移的方法，特别是一种采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法。
【背景技术】
[0002]阵列光谱仪(即阵列感光式光谱仪)通过阵列式感光，采集CCD、CM0S或PDA等元件的多波长响应，实现光谱的快速采集，具备体积小、结构紧凑、抗震动、信号高速采集等优点。目前的阵列感光式光谱仪的工作原理是:入射光经分光元件分光后投射到阵列感光元件上，输出每个感光点的响应值，作为光谱的光度值，即光谱图y轴;每个感光点所处的波长值，即光谱图X轴，在出厂时已经预先标定，存储于仪器的存储器中，数据采集软件根据仪器存储值和输出值，合成输出光谱图。但是，由于环境温度变化和阵列光谱仪元件通电所转化的热量，会导致阵列光谱仪和阵列元件位置产生轻微形变，感光点的实际位置偏离预先标定的X轴，表现为输出光谱图的波长迀移和漂移，从而影响了仪器准确性。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:提供一种采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法，以消除波长的漂移和迀移，提高仪器的准确性。
[0004]解决上述技术问题的技术方案是:一种采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法，该方法是选用汞灯的发射光谱作为确定的光谱，进行实时X轴标定，将实时标定结果输出至计算机作为X轴，将阵列光谱仪的系列输出作为y轴，合成光谱图，消除预标定导致的波长迀移和漂移。
[0005]本发明的进一步技术方案是:该方法包括以下步骤:
Al.连接好光路系统中的各组成元件，设定测量周期及校正周期；
A2.在测量周期，由光源发出的光线LI，照射样品后发出光线L2通过光开关;在校正周期，由汞灯发出的光线L3通过光开关；
A3.光开关射出的光线L4进入阵列光谱仪，该光线L4包含测量周期和校正周期的光线；
A4.由控制器控制阵列光谱仪和光开关的同步，阵列光谱仪分别将阵列光谱仪响应信号S2和阵列光谱仪响应信号S3输出至计算机;所述的阵列光谱仪响应信号S2为测量周期响应信号，该阵列光谱仪响应信号S2与光线L2相对应;所述的阵列光谱仪响应信号S3为校正周期响应信号，该阵列光谱仪响应信号S3与光线L3相对应；
A5.在计算机中将阵列光谱仪响应信号S2转换为系列光度值Sy，利用阵列光谱仪响应信号S3中汞灯发射光谱的锐线波长来标定阵列光谱仪各个像素对应的波长值，输出为波长值Sx ；将光度值Sy作为Y轴，波长值Sx作为X轴，合成光度值Sy和波长值Sx输出光谱图S，即可消除预标定导致的波长迀移和漂移。
[0006]本发明的再进一步技术方案是:所述的步骤Al包括以下内容: All.在阵列光谱仪的光入口设置光开关；
A12.光开关一路连接至样品，另一路连接萊灯；
A13.由控制器控制光开关切换，当光开关切至被测光路，阵列光谱仪测量的积分时间周期为测量周期;在测量积分周期结束或下一周期开始前，开关切至汞灯光路的时间为校正周期。
[0007]本发明的更进一步技术方案是:所述的校正周期时间小于10毫秒。
[0008]由于采用上述结构，本发明之采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法与现有技术相比，具有以下有益效果:
1.可消除波长的漂移和迀移:
本发明选用汞灯的发射光谱作为确定的光谱，进行实时X轴标定，取代目前通用的预先标定方法，将实时标定结果输出至计算机作为X轴，与阵列光谱仪系列输出的y轴合成光谱图，因此，本发明可以完全消除预标定中因环境和仪器自身因素导致的波长迀移和漂移。
[0009]2.可提高仪器的准确性:
由于本发明可以完全消除因环境和仪器自身因素导致的波长迀移和漂移，实现实时校准，从而可大大提高仪器的准确性，满足了高精度测量要求。
[0010]3.可消除仪器台间差，降低模型迀移难度:
由于汞灯所含锐线的波长值恒定，通过实时标定，统一至恒定波长值，消除了各种扰动、漂移和仪器制造的差异，实时保证了光谱仪的波长稳定性，既包括光谱仪自身漂移导致的差异，也包括不同光谱仪的之间的差异，因此，本发明可消除仪器台间差，降低模型迀移难度。
[0011]4.可节省使用成本和人力成本:
由于本发明可消除波长的漂移和迀移，仪器的准确性较高，无需进行定期的手工校准，从而可节省使用成本和人力成本。
[0012]下面，结合附图和实施例对本发明之采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法的技术特征作进一步的说明。
【附图说明】
[0013]图1:本发明之采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法中采用的光路系统的结构示意图。
[0014]在图1中，各附图标记说明如下:
1-光源，2-样品，3-光开关，4-汞灯，5-控制器，6-阵列光谱仪，7-计算机。
【具体实施方式】
[0015]实施例一:
一种采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法，该方法是选用汞灯的发射光谱作为确定的光谱，进行实时X轴标定，将实时标定结果输出至计算机作为X轴，将阵列光谱仪的系列输出作为y轴，合成光谱图，消除预标定导致的波长迀移和漂移。
[0016]该方法包括以下步骤:
Al.连接好光路系统中的各组成元件，设定测量周期及校正周期;所述的光路系统包括光源1、样品2、光开关3、汞灯4、控制器5、阵列光谱仪6、计算机7;
A2.在测量周期，由光源I发出的光线LI，照射样品2后发出光线L2通过光开关3;在校正周期，由汞灯4发出的光线L3通过光开关3;
A3.光开关3射出的光线L4进入阵列光谱仪6，该光线L4包含测量周期和校正周期的光线；
A4.由控制器5控制阵列光谱仪6和光开关3的同步，阵列光谱仪6分别将阵列光谱仪响应信号S2和阵列光谱仪响应信号S3输出至计算机7;所述的阵列光谱仪响应信号S2为测量周期响应信号，该阵列光谱仪响应信号S2与光线L2相对应;所述的阵列光谱仪响应信号S3为校正周期响应信号，该阵列光谱仪响应信号S3与光线L3相对应；
A5.在计算机7中将阵列光谱仪响应信号S2转换为系列光度值Sy，利用阵列光谱仪响应信号S3中汞灯发射光谱的锐线波长来标定阵列光谱仪各个像素对应的波长值，输出为波长值Sx;将光度值Sy作为Y轴，波长值Sx作为X轴，合成光度值Sy和波长值Sx输出光谱图S，即可消除预标定中因环境和仪器自身因素导致的波长迀移和漂移。
[0017]上述的步骤Al包括以下内容:
Al 1.在阵列光谱仪的光入口设置光开关，该光开关为双路切换光开关；
A12.光开关一路连接至样品，另一路连接萊灯；
A13.由控制器控制光开关切换，当光开关切至被测光路，阵列光谱仪测量的积分时间周期为测量周期;在测量积分周期结束或下一周期开始前，开关切至汞灯光路的时间为校正周期，校正周期时间小于10毫秒。
【主权项】
1.一种采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法，其特征在于:该方法是选用汞灯的发射光谱作为确定的光谱，进行实时X轴标定，将实时标定结果输出至计算机作为X轴，将阵列光谱仪的系列输出作为y轴，合成光谱图，消除预标定导致的波长迀移和漂移。2.根据权利要求1所述的采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: Al.连接好光路系统中的各组成元件，设定测量周期及校正周期； A2.在测量周期，由光源(I)发出的光线LI，照射样品(2)后发出光线L2通过光开关(3);在校正周期，由汞灯(4)发出的光线L3通过光开关(3)； A3.光开关(3)射出的光线L4进入阵列光谱仪(6)，该光线L4包含测量周期和校正周期的光线； A4.由控制器(5)控制阵列光谱仪(6)和光开关(3)的同步，阵列光谱仪(6)分别将阵列光谱仪响应信号S2和阵列光谱仪响应信号S3输出至计算机(7);所述的阵列光谱仪响应信号S2为测量周期响应信号，该阵列光谱仪响应信号S2与光线L2相对应;所述的阵列光谱仪响应信号S3为校正周期响应信号，该阵列光谱仪响应信号S3与光线L3相对应； A5.在计算机(7)中将阵列光谱仪响应信号S2转换为系列光度值Sy，利用阵列光谱仪响应信号S3中汞灯发射光谱的锐线波长来标定阵列光谱仪各个像素对应的波长值，输出为波长值Sx;将光度值Sy作为Y轴，波长值Sx作为X轴，合成光度值Sy和波长值Sx输出光谱图S，即可消除预标定导致的波长迀移和漂移。3.根据权利要求2所述的采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法，其特征在于:所述的步骤Al包括以下内容: All.在阵列光谱仪的光入口设置光开关； A12.光开关一路连接至样品，另一路连接萊灯； A13.由控制器控制光开关切换，当光开关切至被测光路，阵列光谱仪测量的积分时间周期为测量周期;在测量积分周期结束或下一周期开始前，开关切至汞灯光路的时间为校正周期。4.根据权利要求2或3所述的采用光开关结合汞灯校正阵列光谱仪波长漂移的方法，其特征在于:所述的校正周期时间小于10毫秒。
【文档编号】G01J3/28GK105841812SQ201610194059
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】粟晖, 姚志湘
【申请人】广西科技大学