[發明專利]快門式光譜透過率測試儀及測試方法

有效

• 申請號: 201410165905.4
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103940592A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 昌明;趙建科;龍江波;曹昆;趙懷學;劉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術領域

本發明屬光電測試領域，涉及一種光學系統光譜透過率的自動測試裝置及方法，尤其涉及一種單探測器實現多路同源光信號的能量采集，從而進行光學系統光譜透過率的自動連續檢定裝置和方法。

背景技術

在測定各類光學相機時，為保證相機在特定波長范圍內的探測能力，均需要對其光譜響應特性做出評定，除獲取CCD的光譜響應曲線外，還需要與其配套的光學成像系統的光譜響應函數，由此確定相機的光譜響應能力和范圍，驗證其是否與設計一致。

光學系統的透過率測試，通常分為白光透過率和光譜透過率。白光透過率測試，利用復色白光光源，分別測量被測光學系統是否位于測量光路中時，光電探測器的信號幅值，計算白光透過率。光譜透過率測試，測試方法與白光透過率相同，只是將光源變為單色光源，計算光譜透過率。以上兩種方法的缺陷在于，測試工作分兩步完成，測試光源的時間穩定性、被測光學系統放入測量光路的位置重復性等因素，對測量結果的誤差影響很大，尤其對于光譜透過率測試結果更是如此。

目前在售的分光光度計，將單色光源的出射光一分為二，一路作為基準光路，另一路作為測量光路，被測光學系統位于測量光路中，測試過程中不需要移動，解決了被測光學系統重復放入被測光路引起的重復性誤差。同時，為對兩路光信號加以區分，在光源的出射端對其進行頻率調制，在信號接收端解調。整個測量系統位于一個全黑的密閉容器中，可測的光學系統的外形尺寸和參數受到一定限制，一般局限于尺寸較小，焦距較短的光學系統。

發明內容

為了解決背景技術中存在的分光光度計可測光學系統尺寸限制以及光源頻率調制穩定性差的問題，本發明提供了一種快門式光譜透過率測試儀及測試方法。

本發明的技術解決方案是：本發明提供了一種快門式光譜透過率測試儀，其特殊之處在于：所述快門式光譜透過率測試儀包括單色光源、濾光片切換裝置、透鏡、星點孔、半透半反鏡、反射鏡組、光信號接收探測裝置、數據采集裝置以及主控計算機；所述濾光片切換裝置、透鏡、星點孔以及半透半反鏡依次設置在單色光源的出射光路上；所述半透半反鏡將入射至半透半反鏡上的光束分為透射光以及反射光；透射光以及反射光分別經過待測光學系統和反射鏡組后匯聚于光信號接收探測裝置上；所述數據采集裝置分別與光信號接收探測裝置和濾光片切換裝置相連；所述主控計算機分別與數據采集裝置和單色光源相連。

上述光信號接收探測裝置包括光信號接收裝置、光電探測器組以及光信號接收控制裝置；所述光電探測器組設置在光信號接收裝置上；所述光信號接收控制裝置與光信號接收裝置相連；所述光電探測器組與數據采集裝置相連。

上述光信號接收裝置包括光信號接收積分球、第一機械快門以及第二機械快門；所述光信號接收積分球包括第一入光口以及第二入光口；所述第一機械快門以及第二機械快門分別設置在第一入光口以及第二入光口上；所述光電探測器組探測經第一入光口以及第二入光口進入光信號接收積分球的光信號。

上述光信號接收控制裝置包括時鐘脈沖產生電路、脈沖寬度自動調節電路以及快門驅動電路；所述時鐘脈沖產生電路以及脈沖寬度自動調節電路分別與快門驅動電路相連；所述快門驅動電路與第一機械快門以及第二機械快門相連。

上述光電探測器組包括用于紫外、可見光測量的探測器以及用于紅外測量的探測器。

上述單色光源是由單色儀出射的單色光。

一種基于如上所述的快門式光譜透過率測試儀的測試方法，其特殊之處在于，所述方法包括以下步驟：

1)主控計算機根據待測光學系統的波長范圍，控制單色儀連續產生單色光；

2)單色儀產生的單色光依次經過透鏡、星點孔以及半透半反鏡，將入射至透鏡上的單色光光路一分為二，形成基準光路和測量光路，被測光學系統位于測量光路中；

3)基準光路和測量光路的第一機械快門以及第二機械快門在光信號接收控制裝置的控制下，交替開啟，并按同樣的時間曝光采用上升沿觸發方式進行觸發；所述第一機械快門以及第二機械快門間的時序控制信號頻率相同，相位相反；

4)光電探測器組分別將基準光路以及測量光路的光信號轉換為電信號，經過信號處理電路送入數據采集電路，高電平采集，低電平停止；在同一波長時，基準光路和測量光路的數據隊列均為非空時，計算此波長的光譜透過率。

上述方法在步驟4)之后還包括：

5)更改單色光源的輸出，重復光譜透過率測試過程，直至所有波長都測量完畢，計算平均光譜透過率。

上述曝光時間由時間脈沖產生電路產生的基頻信號周期與設定值的乘積獲得。