[發(fā)明專利]一種用于光譜分析的偏振調制光譜測試裝置與測試方法

有效

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• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111948156B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 莊新港;史學舜;張鵬舉;劉紅博;劉長明
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01;G01N21/55
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳嵐崴

本發(fā)明公開了一種用于光譜分析的偏振調制光譜測試裝置與測試方法，其中測試裝置，包括漫反射光譜采集系統，還包括反射光譜測試附件、偏振角調制附件和偏振度調制附件；所述反射光譜測試附件包括樣品臺底座、樣品臺旋轉底座、入射光方位角調節(jié)支桿、反射光方位角調節(jié)支桿、入射光天頂角調節(jié)旋鈕及反射光天頂角調節(jié)旋鈕。本發(fā)明提出三種偏振調制光譜測試附件，可實現偏振角調制光譜、反射率線偏振度光譜和反射率偏振度光譜測試系統的快速搭建，降低了偏振調制采集系統的成本和裝置復雜度。

技術領域

本發(fā)明涉及光譜分析技術領域，尤其涉及的是，一種用于光譜分析的偏振調制光譜測試裝置與測試方法。

背景技術

近紅外光譜分析技術憑借其便攜式、分析速度快、精度高的特點，成為近年來發(fā)展較為迅速的一種無損傷共性檢測技術，并在石油化工、農業(yè)、食品等領域得到廣泛應用。該波段光譜反應的是分子內部含氫基團振動的倍頻和合頻振動信號，攜帶了豐富的物質結構和成分信息，且不同的含氫基團具有不同的紅外吸收波長，即使相同的基團在不同的化學環(huán)境中也可能具有不同的吸收波長和吸收強度。因此，基于比爾-朗伯定律建立數學模型，利用光譜分析技術可實現對物質特性和成分含量的識別分析。光譜分析作為一種間接分析手段，在進行某些現場檢測的特殊環(huán)境，高散射性檢測目標會影響吸光度光譜采集的準確性，進而破壞了比爾-朗伯定律的成立條件，影響后期模型的分析精度和檢出限。光譜預處理可以消除大部分散射干擾，但對于某些多元非線性散射效應，光譜預處理會同時將那些比散射效應還弱的化學組分光譜信息湮沒。

偏振調制光譜技術的出現將光譜分析探測由頻率域和強度域拓展到偏振矢量領域。在傳統光譜分析技術的基礎上加上偏振手段，可進一步提高模型預測精度。2015年法國Alexia?Gobrecht等人將偏振光譜調制元件與光譜分析設備相結合，在傳統光纖光譜儀的基礎上，分別在入射光路和反射光路設置起偏器、檢偏器和相關非球面光纖耦合透鏡，搭建出偏振光譜采集系統(參見《Analytica?Chimica?Acta》2015,853:486-494)。在國內，東北師范大學韓陽等人通過光纖將偏振鏡頭裝置、野外便攜式地物光譜儀和BRDF測試平臺連接起來，搭建出偏振光譜測量儀，用于土壤濕度、土壤鹽漬化和土壤肥力等方面檢測(參見《紅外與毫米波學報》2015,34(5):606-612)。

現有用于光譜分析的偏振調制光譜測試方法存在如下缺點：(1)偏振調制模式單一，只局限在偏振角度和入射方位角的調制上，不能充分利用偏振矢量信息提高光譜分析精度；(2)在硬件裝置方面，現有偏振調制光譜采集裝置大都為專用設備，成本高，結構復雜，調節(jié)效率低。

發(fā)明內容

針對現有偏振調制光譜測試方法和裝置存在的不足，本發(fā)明提供了一種用于光譜分析的偏振調制光譜測試裝置與測試方法，主要解決的技術問題包括：(1)物質反射線偏振度光譜的測試問題。(2)物質反射偏振度光譜的測試問題。(3)基于常規(guī)光纖光譜儀器的通用、簡易型偏振調制光譜測試系統的搭建問題。發(fā)明目的如下：(1)測試方法層面，本發(fā)明在現有偏振角度調制方法的基礎上，提出物質反射線偏振度光譜和反射偏振度光譜的測試方法，豐富物質偏振調制光譜的測試模式。(2)測試硬件裝置層面，提出三種偏振調制光譜測試附件(反射光譜測試附件、偏振角調制附件和偏振度調制附件)，該三種測試附件配合市面上現有的常規(guī)光纖光譜儀器，可快速搭建出偏振調制光譜測試系統，降低現有偏振調制光譜測試裝置的專用性和復雜性。