[發(fā)明專(zhuān)利]光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580070737.3
• 申請(qǐng)日: 2015-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107250740A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 亞爾科·安蒂拉;尤拉·坎托加維;亞斯·馬科耶恩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 光譜引擎股份公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01J3/26
• 分類(lèi)號(hào): G01J3/26;G01J3/02
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11372
• 代理人: 吳大建,陳偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)測(cè)量的光譜儀，包括法布里-珀羅干涉儀和探測(cè)器。本發(fā)明還涉及一種用于分析對(duì)象的光譜的方法。本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其上存儲(chǔ)有一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令。

背景技術(shù)

光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)例如用于分析目標(biāo)的特性或材料含量。對(duì)象(例如氣體或氣體混合物)的光譜可以通過(guò)使用包括法布里-珀羅干涉儀和用于監(jiān)測(cè)通過(guò)法布里-珀羅干涉儀透射的光的強(qiáng)度的探測(cè)器的光譜儀來(lái)測(cè)量。使用微機(jī)械技術(shù)來(lái)生產(chǎn)法布里-珀羅干涉儀是很常見(jiàn)的。

法布里-珀羅干涉儀是基于兩個(gè)反射鏡，即輸入反射鏡和布置成面向輸入反射鏡并與輸入反射鏡具有間隙的輸出反射鏡。在該文獻(xiàn)中，“反射鏡”是其中存在反射光的一層或一組層的結(jié)構(gòu)。可以通過(guò)調(diào)整反射鏡之間的距離來(lái)控制通帶波長(zhǎng)，即通過(guò)調(diào)整間隙的寬度來(lái)控制通帶波長(zhǎng)。法布里-珀羅干涉儀可以提供窄的透射峰，該透射峰具有可調(diào)節(jié)的光譜位置，并且可用于光譜分析。光譜儀可以提供指示反射鏡間隙的控制信號(hào)。該控制信號(hào)例如可通過(guò)控制單元來(lái)提供，并且可以根據(jù)該控制信號(hào)來(lái)控制反射鏡間隙。備選地，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)反射鏡間隙來(lái)提供控制信號(hào)，例如，通過(guò)使用電容式傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)反射鏡間隙。控制信號(hào)可以是例如數(shù)字控制信號(hào)或模擬控制信號(hào)。每個(gè)光譜位置均可以與控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)。

透射峰的每個(gè)光譜位置與對(duì)應(yīng)于所述光譜位置的控制信號(hào)值之間的關(guān)系可以取決于例如法布里-珀羅干涉儀的工作溫度。由于環(huán)境溫度的變化通常影響干涉儀的工作溫度，在干涉儀的波長(zhǎng)響應(yīng)中會(huì)發(fā)生溫度漂移。干涉儀間隙的寬度例如可能會(huì)變化1[nm/℃]。反而，一些技術(shù)測(cè)量中的最大公差值僅允許間隙寬度的變化小于0.05[nm/℃]。

文獻(xiàn)US 5818586描述了用于氣體濃度測(cè)量的小型化光譜儀，該光譜儀包括用于將電磁輻射導(dǎo)入待測(cè)氣體的輻射源、用于檢測(cè)穿過(guò)氣體透射的或從氣體發(fā)射的輻射的探測(cè)器、在探測(cè)器之前放置在輻射路徑中的電調(diào)諧的法布里-珀羅干涉儀、用于控制輻射源的控制電子電路、該干涉儀以及該探測(cè)器。輻射源、探測(cè)器、干涉儀和控制電子器件以小型化方式集成到常見(jiàn)的平面基板上，并且輻射源是可電調(diào)制的微機(jī)械制造的熱輻射發(fā)射器。

文獻(xiàn)US 2013/0329232 A1還公開(kāi)了用微機(jī)械(MEMS)技術(shù)制造的可控的法布里-珀羅干涉儀。根據(jù)本發(fā)明，干涉儀裝置在同一基板上具有電調(diào)諧的干涉儀和參考干涉儀。用參考干涉儀測(cè)量溫度漂移，并且該信息用于使用可調(diào)諧干涉儀對(duì)測(cè)量進(jìn)行補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的某些實(shí)施例的目的是提供一種光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。特別地，某些實(shí)施例的目的是提供一種光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，該光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)包括法布里-珀羅干涉儀和探測(cè)器。本發(fā)明的某些實(shí)施例的另一個(gè)目的是提供一種用于分析對(duì)象的光譜的方法。本發(fā)明的某些實(shí)施例的目的還在于提供一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其上存儲(chǔ)有一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令。

這些和其它目的通過(guò)如下面描述和要求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，包括：

-電調(diào)諧的珀耳帖元件，

-探測(cè)器，其用于探測(cè)來(lái)自在測(cè)量區(qū)域中的輻射源的輻射，所述探測(cè)器與珀耳帖元件熱連接，

-電調(diào)諧的法布里-珀羅干涉儀，其設(shè)置在探測(cè)器之前輻射路徑中，法布里-珀羅干涉儀與珀耳帖元件熱連接，以及

-控制電子電路，其配置成控制該珀耳帖元件、該干涉儀以及該探測(cè)器。

根據(jù)實(shí)施例，珀耳帖元件配置成為控制該干涉儀的溫度。根據(jù)實(shí)施例，珀耳帖元件還配置成控制干涉儀的溫度，以使溫度基本上保持恒定。根據(jù)另一實(shí)施例，珀耳帖元件配置成為控制探測(cè)器的溫度。

在實(shí)施例中，珀耳帖元件、探測(cè)器和干涉儀布置在位于殼體中的腔體內(nèi)或位于封裝結(jié)構(gòu)中的腔體內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，珀耳帖元件構(gòu)造成為控制腔體中的溫度。根據(jù)實(shí)施例，珀耳帖元件還配置成控制腔體中的溫度，以使溫度基本上保持恒定。珀耳帖元件附接到可移除地連接到殼體上的框架上。殼體包括散熱片以增加殼體的表面積用于獲得最佳的熱傳遞。

在一實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)電路板。

在另一實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多于一個(gè)熱敏電阻。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例的目的還可以通過(guò)用于分析對(duì)象的光譜的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法包括：

-將電調(diào)諧的法布里-珀羅干涉儀放置在由測(cè)量區(qū)域中的輻射源發(fā)射的輻射路徑中，

-通過(guò)探測(cè)器對(duì)輻射進(jìn)行探測(cè)，

-對(duì)與探測(cè)器和/或干涉儀熱連接的電調(diào)諧的珀耳帖元件進(jìn)行控制。

根據(jù)實(shí)施例，環(huán)境溫度變化對(duì)干涉儀機(jī)械尺寸的影響基本上通過(guò)珀耳帖元件來(lái)補(bǔ)償。