傅里叶变换光谱仪自适应校正系统的研究

1傅里叶变换光谱仪的概述 傅里叶变换光谱仪的基本结构如图1所示. 图1中M1和M2分别为干涉仪的定镜和动镜,BS为分束片和补偿片,RL为参考激光,LD和D为参考激光和红外探测器.其中D为单元探测器.LD在不采用定镜动态校正方案时参考光路的作用是为系统作动镜的速度测量和控制,同时为工作信号提供采样信号.工作时,动镜M2作扫描运动,使动镜和定镜的等效像面M1'产生光程差,从而产生干涉信号.干涉信号经过傅里叶变换透镜在探测器上形成随时间(光程)变化的干涉图,将干涉图进行逆傅里叶变换就得到了光谱分布.     

一种傅里叶变换光谱仪动镜速度测量系统

介绍了一种基于FPGA的傅里叶变换光谱仪动镜速度测量系统.该系统利用迈克尔逊干涉仪,通过光电转换将干涉条纹转换为干涉脉冲电信号,用干涉脉冲计数的方法测量动镜的运动速度,采用FPGA实现了干涉脉冲的数字滤波、动镜运动方向判别、干涉脉冲计数并利用FPGA片内RAM实现了数据的实时存储,具有实时性好、集成度高的优点.给出了实测的动镜速度曲线.     

关于分光技术的新设想

本文在对经典迈克尔逊傅里叶干涉光谱仪和静态无动镜双光源傅里叶干涉光谱仪分析讨论的基础上,提出了一种包含上述两种分光技术优点的我技术;静止时间调制傅里叶分光技术。     

傅里叶变换光谱仪准直性误差检测技术

克服准直性误差对傅里叶变换光谱仪光谱性能的影响是研制傅里叶变换光谱仪的难点,定镜动态校准技术是解决该问题的好方法,而准直性误差检测是实现动态校准技术的关键.介绍了一种基于相位检测的傅里叶变换光谱仪准直性误差检测装置,该装置采用相位检测法实时检测动镜倾斜角,并用FPGA实现了相位检测算法,具有实时性好、测量精度高的优点,为实现动态校准系统打下了基础.给出了实测的动镜动态倾角曲线.     

FTIR光谱仪动镜速度和采样抖动的噪声分析

分析了傅里叶变换光谱仪由动镜速度和采样抖动的随机误差引起的光谱噪声,建立了基于噪声等效辐亮度差(NERD)和噪声等效温差(NETD)的噪声模型。分析表明,动镜速度的波动与抗混叠滤波器幅频响应、时间延迟的综合作用,以及采样触发的短时抖动,都会引起系统的噪声。通过MATLAB数值模拟,对动镜速度和采样抖动的噪声影响进行了仿真分析与模型计算,验证了理论模型,评估了实际仪器的噪声水平,为动镜控制、抗混叠滤波器的设计以及傅里叶变换光谱仪的噪声定量化计算和改善提供了依据。     

基于FPGA静态傅里叶变换干涉系统的实时数据采集

针对静态傅里叶变换光谱仪中干涉条纹采集与处理对速度快的特殊要求,设计了用FPGA实现干涉图采集和光谱复原系统,通.过CCD采集静态傅里叶干涉条纹后,将数字灰度值输入到FPGA中,进行傅里叶变换(FFT)、取模、光谱标定等处理后得到入射光的光谱信息.光谱获取的算法主要由基2-FFT和光谱标定实现,光谱标定是通过在可探测波...     

共光路空间外差干涉仪理论与性能分析

介绍一种利用一块光栅兼作分束器和色散器的Ｓａｇｎａｃ型空间外差干涉仪的基本结构和原理,利用光波传播角谱理论详细分析给出此干涉仪形成的干涉图样和条纹定域位置。作为无动镜傅里叶光谱仪的干涉分光系统,阐明分光原理,给出理论仪器函数、无谱分辨极限和分辨本领、工作光谱范围、及光通量和视场等性能。指出它兼有传统傅里叶变换光谱仪和光学多通道分析仪（ＯＭＡ）的优点。     

傅里叶变换红外成像光谱仪实时光谱复原FPGA芯片系统研究

针对傅里叶变换红外成像光谱仪实时数据处理技术的要求,研究了一种基于FPGA的集干涉图非均匀性校正、光谱复原、光谱辐射定标于一体的傅里叶变换红外成像光谱仪实时光谱复原芯片系统。该系统对输入信号做了标准化设计,以流水线方式输出目标的复原光谱信息,可嵌入到各种类型的红外/可见光傅里叶变换成像光谱仪的实时数据处理系统中,具有体积小、运算速度快、稳定可靠及易于升级等优点,为基于光谱特征的目标实时识别奠定了良好的技术基础。     

静止型傅里叶变换成像光谱仪技术的发展

在对经典的傅里叶变换成像光谱仪进行分析、讨论、对比的基础上,综述了静止型傅里叶变换成像光谱仪的原理、结构特点、国内外发展现状及关键技术。对两种不同干涉机制的干涉仪作了对比。静态的、高通量、高分辨率的傅里叶成像光谱技术将最终成为成像光谱技术的发展趋势。     

光纤傅里叶光谱仪干涉图均匀抽样方法

提出了一种干涉图均匀抽样的新方法.采用高速数据采集卡同时采样参考光信号和测试光信号,依据参考光信号与采样点数和测试光信号与采样点数的关系对测试光信号重新抽样得到等光程间隔采样的干涉图.数值仿真和实验研究表明:干涉图均匀抽样法实现了光纤傅里叶变换光谱仪干涉图的等间隔采样,消除了附加的谱线可用于傅里叶变换光谱仪的采样系统中,尤其是在短波段干涉光谱仪中有很强的优势.     

综合孔径雷达中激光源的工作频率

本文以综合孔径雷达的线性调频信号为出发点、利用取样定理讨论了综合孔径雷达的激光源的脉冲间隔Ｔ，并估计了它的数量级。     

基于大位移柔性结构的动镜支撑机构设计及研究

针对傅里叶红外光谱仪系统对动镜支撑机构高精度高带宽的要求,采用平行簧片结构设计了一种动镜柔性支撑机构。首先分析了平行簧片柔性结构的特点,通过理论分析给出了动镜支撑机构的设计依据,采用有限元方法分析了机构的动态响应和静态响应,同时与两杆移动机构进行了对比,结果表明结构的一阶固有频率为244.79 Hz,系统位移为14 mm时产生的垂直于移动方向的寄生位移为0.611 m,最大应力值为131 MPa,性能明显优于两杆移动机构。通过理论分析和有限元分析为该机构的深入研究和实际应用奠定了良好的基础。     

空间傅里叶变换红外光谱仪动镜速度稳定性研究

为了改善傅里叶变换红外光谱仪中动镜运动控制系统的动态性能和静态性能,设计了基于扰动观测器的非线性PID控制器。首先对该动镜驱动系统进行数学建模,分析系统中的非线性因素。之后给出了设计该控制器的理论依据。最后进行了数值仿真分析和实验验证。实验结果表明:动镜以133mm/s运动时,采用基于扰动观测器的非线性PID控制器控制时,系统响应超调量为0,上升时间为3ms,稳态均方差为0.0392,性能明显优于传统PID控制器。结果证明了该控制器的可行性和实用性,满足了干涉仪的动镜匀速性要求。     

傅里叶光谱仪的光程扫描控制系统设计

为实现高信噪比、高光谱分辨率的光谱探测性能,在时间调制型傅里叶变换光谱仪中,需要控制反射镜往复精密摆动,完成干涉光程差的均匀扫描调制。首先分析了光谱探测性能对光程扫描控制性能要求间的关系;在此基础上,针对星载干涉仪对光程差扫描的高性能要求,给出了一种基于极点匹配的控制器设计方法。该方法借助于状态反馈设计结果,采用易于工程应用的前项和前馈环节加以有效实现,简化了控制器的设计与实现难度。通过仿真试验,验证了该方法的有效性。     

引入激光回馈的双光束干涉效应的研究

提出了一种引入He-Ne激光回馈的双光束干涉系统,并在理论和实验两方面进行了研究。实验中对系统中的干涉信号及激光器尾光功率变化同时进行探测。发现当干涉仪的主回馈镜移动时,激光器尾光信号是正弦形波形,而干涉仪输出的是以双峰为一个周期的信号,双峰中一峰总是高于另一峰,并且当主回馈镜移动方向改变时,同一周期中两峰出现的顺序也随之改变。对实验现象进行了理论分析,并模拟出干涉信号及激光自身功率的变化曲线。理论分析及模拟结果与实验结果完全吻合。讨论了利用发现的现象进行测量的可行性,所提出的测量方法易于实现。     

一种傅立叶变换红外光谱仪动镜扫描系统的设计

针对一种倾斜补偿摆动式干涉仪,利用旋转式音圈电机作为驱动单元,设计了扫描控制反馈系统,建立了控制系统的数学模型,分析了系统的性能参数,并将PID控制应用于系统的反馈控制设计,提高了系统的稳态性能和动态性能。结果表明,在波数为8000cm-1时对应干涉图频率的相对误差达到了0.67%,在实际应用中表现出良好的稳定性和可靠性,能够满足大气环境监测对傅立叶变换红外光谱仪的需要。     

Spatiospectral digital holography of microobjects in low-coherence light

Principles of Fourier spectrometry are used for holographic imaging of microobjects in white light. It is demonstrated that a set of the output 2D interference patterns of the spectrometer that correspond to the translation of moving mirror make it possible to reconstruct amplitude and phase distributions of a microobject in an arm of the spectrometer for any spectral component of radiation. Experimental results on the reconstruction of amplitude and phase images recorded in white light are presented.     

基于PID控制的FTIR光谱仪伺服控制系统设计

傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在环境和大气污染气体成分检测中起着非常重要的作用,其核心光学部件是迈克尔逊干涉仪.为实现干涉仪的平稳运动,保证光机扫描的稳定性和重复性,提出一种基于ATMEL89C52单片机的伺服控制系统,在激光干涉信号和白光干涉信号的配合下,通过PID控制,系统实现了比较匀速的扫描速度控制和精确的位置控制,满足光谱仪对干涉仪的运动要求.