[發明專利]一種光譜測量方法

有效

• 申請號: 201010107629.8
• 申請日: 2010-02-02
• 公開（公告）號: CN102087142A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 潘建根
• 申請（專利權）人: 杭州遠方光電信息股份有限公司
• 主分類號: G01J3/30
• 分類號: G01J3/30;G01J1/42
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 林寶堂

【技術領域】

本發明涉及光輻射測量領域，具體涉及一種減小帶寬誤差、提高光譜測量分辨率的光譜測量方法。

【技術背景】

光譜儀是測量光源光譜、顏色和光度量，以及物體的顏色、反射率、透射率和吸收特性的重要設備。光譜儀具有一定的帶寬，在具有單色儀的機械掃描式光譜儀中，帶寬是指通過出射狹縫的波長半寬度，而在具有陣列探測器的快速光譜儀中，帶寬是指探測器象元上所能接收到的光輻射的波長半寬度。即光譜儀在測量光源或物體的光輻射時，除波長采樣點之外，其周圍的光輻射也會以一定的帶寬函數進入對應的探測元件中，探測元件中的測量值實際上是以所測波長點的輻射功率為主混合其它波長光輻射功率的綜合值。光譜儀的帶寬過大會使得測量分辨率下降，給上述的光譜和顏色等的測量帶來誤差，一般當帶寬大于5nm時，誤差會相當明顯，即使是5nm的帶寬在一些特殊場合測量，如被測光輻射的光譜功率隨波長變化較快時，由帶寬帶來的誤差也是比較可觀的。光譜儀的帶寬與系統設計、焦距、光柵刻線、以及狹縫寬度等都有關系，為了減小帶寬帶來的誤差，提高光譜儀的分辨率，在機械掃描光譜儀中，可以調節入射狹縫和出射狹縫以減小帶寬，同時以帶寬為波長間隔測量光輻射的光譜。該方法雖然可以得到較為理想的分辨率，但是將狹縫調小后，出射光強度大幅降低，受探測器的靈敏度的限制，可能不能準確測量出射光輻射的功率。如果在光譜測量中不調節儀器帶寬，而僅減小波長間隔，對提高測量結果精度的作用很小。除此之外，目前還有一些帶寬校正的方法，能減小帶寬誤差，然而，現有方法中都是取一個波長測量點以及其左右各一個波長點推導帶寬解調校正公式，并用這幾個波長測量點對該波長點進行帶寬校正，光譜值最終也都以光譜儀的帶寬為波長間隔表示。這些方法雖然都在一定程度上減少了光譜儀帶寬帶來的誤差，但在很多情況下仍然存在較大的誤差，特別是當被測光輻射的光譜功率變化較快時，被校正的波長測量點以及用來校正該點的波長測量點中間很可能會遺漏一些重要的光譜信息，如鈉燈的雙線譜等。因此，現有校正方法會存在帶寬校正精度不夠高和測量分辨率的問題，仍然不能得到被測光輻射較為真實的光譜。

【發明內容】

為了克服現有技術的缺陷，本發明旨在提供一種靈敏度較高、分辨率較高，能夠較為方便和準確地還原光輻射真實光譜的光譜測量方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種光譜測量方法，其特征在于包括以下步驟：

a)光譜儀在整個測量波段或測量波段的一部分內，以step為波長間隔采樣測量待測光輻射的光譜功率，波長間隔step與光譜儀的帶寬函數B(λ，λ_n)之間的關系滿足在[λ_p，λ_q]區間內包括4個或4個以上采樣點，其中λ_n為任一采樣點的波長，λ_p和λ_q分別為帶寬函數B(λ，λ_n)所覆蓋區域的最小波長和最大波長；

b)取[λ_p，λ_q]區間內的m(m≥4)個采樣點，用理論真實光譜函數R(λ)擬合經過該m個采樣點的理論真實光譜曲線，理論真實光譜函數R(λ)可以表達為：

???????????????R(λ)＝f(λ；R₍₁₎，...，R_(m))

其中，R₍₁₎，...，R_(m)為所述m個采樣點的理論真實光譜值，上述的m個采樣點一般包括λ_n在內；

c)根據理論真實光譜函數R(λ)和帶寬函數B(λ，λ_n)推導出校正λ_n點的光譜功率測量值M_n的帶寬誤差的帶寬解調校正公式；

d)用帶寬解調校正公式對所有或部分波長采樣點的光譜功率測量值進行帶寬解調校正。