可见,近红外椭偏光谱仪

介绍了计算机自动控制测量可见、近红外椭偏光谱仪。文中着重论述了将探测光波段由可见光区拓展到近红外范围时所需要注意的问题。其系统基本参数为：测量波长范围由可见光４００ｎｍ到近红外２０００ｎｍ；系统光谱分辩率：可见光范围０．５ｎｍ，近红外范围１．０ｎｍ；入射角６７．５度。经过实验检验了系统的重复性及准确度，证明系统可用于高精度薄膜厚度的检测。     

用于实时分析的光谱学方法

针对目前用于实时成分分析的几种光谱学方法 (傅立叶变换红外光谱、傅立叶变换拉曼光谱、近红外光谱 ) ,对这些能够进行实时分析的光谱方法的基本原理和仪器结构进行了说明 ,并以其在石油化工领域中的应用为例 ,比较了各自的特点和使用效果 ,从而得出 ,近红外光谱方法有着适于在线分析应用的独特优点。目前外光谱仪作为用于工业现场的专用在线分析测量系统 ,正在向集成化与小型化方向发展     

基于AOFT的便携式近红外光谱测量仪

文中提出了一个新型的基于声光可调滤光器(AOFF)的便携式近红外光谱测量仪，该仪器可用于液态食品的组分浓度的测量。文中概述了声光可调滤光器的基本工作原理，并详细介绍了便携式近红外光谱仪的系统结构和组成。对一组成分含量已知的牛奶的光谱所建立的线性回归模型的分析表明，该模型具有良好的相关性，满足实际生产的需要。     

Double beam near-infrared spectrometer for compensation of background water absorption and instrumental drift in intensity

A double beam near-infrared spectrometer is developed to compensate the water absorption and instrumental drift in intensity. The spectrometer may be used for both single and double beam measurements,and the two operation modes are compared. The results show that the double beam technique eliminates instrumental drift in the single beam measurement and therefore the stability of the system increases by more than 20%. The compensation of the double beam system on water absorption is verified by the measurement of fat content in milk. The results show that the spectrum data based on double beam mode get better calibration model and lower prediction error than traditional single beam mode.     

高分辨率近红外成像光谱仪光学系统

研究了一种在近红外波段具备良好成像能力的双凹面光栅成像光谱仪系统。对这种串联光栅系统中存在的主要像差像散和彗差进行了分析,并计算获得了该系统的最优成像条件:两个光栅和柱面透镜的最优摆放位置。这种改进型的Wadsworth系统可以在全波段近似消除彗差和像散,具备良好的光学成像质量,并仅通过刻线密度较低的光栅即可实现高光谱分辨率。设计了一个工作于780~1 100 nm波段的成像光谱仪系统,其光谱采样达到0.92 nm/pixel,全视场调制传递函数在17 lp/mm的奈奎斯特频率下高于0.45,系统像差得到充分校正,且加工和装调公差比较宽松。研究结果分析证明了设计理论的正确性。     

近红外可见光傅里叶变换光谱仪的参考激光数字倍频方法研究

近红外可见光傅里叶变换光谱仪需要使用倍频后的参考激光千涉信号作为采样信号。由于锁相环倍频无法适用于低频的非周期信号,而传统的数字倍频方法误差又较大,因此提出了一种经过改进的基于传统数字倍频方法的算法,并对其进行了仿真和验证。实验结果表明,算法改进后,输出波形的非均匀性误差从-2%~+1.6%提高到了-0.82%~+0.4%,说明由倍频产生的非均匀性误差得到了良好改善。     

无刷直流电机在近红外光谱仪的应用

介绍了无刷直流电机的工作原理及其在自制近红外光谱仪中的应用。实验结果表明应用无刷直流电机的近红外光谱仪重复性好、稳定度高。无刷直流电机调速性能好，调制频率更为稳定可靠。并且在使用时无发热现象，不必采用散热片，减少了仪器的体积和质量。     

基于DMD的近红外光谱仪的研究

数字微镜器件（Digital Micromirror Device,DMD）作为一种新型的空间光调制器,具有分辨率高、生产成本低、加工效率高等优点,使用起来非常灵活,因此实验室搭建了基于DMD的近红外光谱仪。首先,介绍了DMD近红外光谱仪的基本工作原理。其次,对该光谱仪进行了波长标定,提出基于同一样品吸光度曲线相关系数的方法对其进行了波长台间差标准化,使得波长的台间差在理论上小于0.1 nm,在模型转移时符合要求。又通过在强光与弱光条件下对其噪声与信噪比的测试实验对比得出DMD近红外光谱仪不同编码模版的选择准则:在强光条件下扫描方法优于阿达玛方法,在弱光条件下相反。最后,利用该光谱仪对实际样品汽油和柴油进行检测,测试结果表明该光谱仪性能稳定。该DMD近红外光谱仪检测波长范围为1 330~2 500 nm,吸光度偏差小于等于0.000 4 AU。     

吸收型近红外滤光片的制备

以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为基体，近红外吸收染料（NIR1）、光稳定剂为添加剂，采用溶解共混的方法制得了吸收型近红外滤光片。该滤光片外观透光性能良好，透射光谱也显示其具备良好的近红外吸收性能。最后对染料分散情况进行了讨论。     

一种基于集成光学声光可调谐滤波器的近红外光谱仪

研制成功一种基于集成光学声光可调谐滤波器(IAOTF)的新型近红外光谱仪。从理论上分析了这种光谱仪的特征方程及分辨率，然后用三个中心波长不同的增益开关分布反馈激光器(DFB)的耦合光源进行了发射光谱的实验测量，最后通过傅里叶逆卷积的方法进行了光谱数据的恢复工作，从而进一步将该光谱仪的分辨本领提高到0．6nm。     

井下流体成分的近红外光谱实时检测技术

文中提出了一种应用于中途油气层探测的测井仪器的实时测量系统,该测量系统采用 了近红外光谱技术,使用以待测成分的特征吸收波长为中心波长的一组滤光片进行分光,体积小,结构紧凑,能够实时分析井下流体成分(如原油、水及钻井泥浆等) 的含量。对一组成分含量已知的原油混合物的光谱所建立的线性回归模型的分析表明,由滤光片得到的光谱(使用MLR 算法) 建立的模型的线性相关程度,与使用整个光谱(使用PCR 算法) 建立的模型相当,线性相关程度均显著,从而验证了该测量系统的可行性。     

成像光谱仪的发展与应用（特邀）

成像光谱仪是一种有效的定量探测工具,得益于其可通过高空间分辨率和高光谱分辨率同时获取探测目标的三维立方体数据的能力,使得成像光谱仪在测绘遥感、目标识别、环境监测与评估、临床影像诊断、过程监控等领域应用极为广泛。文中根据分光原理和分光元件的不同,将成像光谱仪分为四类:滤光型、色散型、干涉型和快照型,在分类的基础上对各种成像光谱仪的主要代表形式和应用进行了回顾和介绍,并对成像光谱仪未来可能存在的发展和应用方向进行了展望。     

光谱仪

Newport公司的OSM2系列光谱仪取代了OSM系列。这一系列配备了一块薄型背照式2048像素的CCD,这一CCD改进了对紫外和近红外的敏感度。Newport公司强调,OSMS2型号比OSM系列的动态范围大3倍,同时噪声减少了50％。     

红外超光谱成像傅里叶变换光谱仪与色散光谱仪的性能比较

本文对用于红外超光谱成像的扫描型色散光谱仪和凝视型傅里叶变换光谱仪的以信噪比为基础的性能进行了比较。由这两种光谱仪的焦平面收集的信息有很大的差异。在扫描型色散光谱仪中，二维焦平面列阵在一个方向上收集空间信息，在另一个方向上收集光谱信息，而第二个空间维度则由扫描机械及时扫出。傅里叶变换光谱仪的二维焦平面列阵在收集二维空间信息的同时收集光谱(干涉图)信息。对于这两种仪器来说，信号的形成以及从焦平面数据收集到最后超光谱数据立方体的噪声传播都迥然不同，因此使用的信号和噪声模型也有很大的差异。本文把噪声等效光谱辐射率(NESR)作为一个品质因数，对使用同一种光学系统、具有相同的空间分辨率、相同的图像面积、相同的光谱分辨率、相同的光谱范围和相同的成像时间的两种仪器的性能进行了比较。在光子噪声限条件(通过适当设计新式的红外焦平面列阵，这种条件已能达到)下，与非成像傅里叶变换光谱仪有关的传统多路传输和吞吐量优势化为乌有，本文将对其原因进行分析。本文讨论两种仪器的二维焦平面列阵的特性，例如帧速率和动态范围等，并说明两者之间的差异为何如此之大。最后，本文总结了这两种仪器的信号处理要求。     

日光诱导叶绿素荧光高光谱成像仪研究(特邀)

研究了一种可用于植被日光诱导叶绿素荧光遥感的高光谱成像仪样机,用以满足对植被微弱荧光辐射探测的高信噪比、高光谱分辨率的科学探测需求。根据荧光与太阳夫琅禾费线的作用探测机理,结合探测科学需求分析完成了具备高性能的光学系统设计。系统工作波段为670~780 nm的可见-近红外谱段,可覆盖植物受太阳光照射而产生的荧光辐射特征波长;系统数值孔径为0.25,这种大通光能力可确保系统具备足够的信噪比;系统光谱分辨率优于0.3 nm,并同时具备良好的成像质量。样机的初步结果完全满足设计要求,该研究将为我国未来日光诱导叶绿素荧光高光谱成像探测提供一种有力的手段。     

先进的机载超光谱成像系统：（AAHIS）海上应用的成像光谱仪

先进的机载超光谱成像系统（ＡＡＨＩＳ）是一台用于Ｐｉｐｅｒ Ａｚｅｃ飞机上飞行的体积小，重量轻的可见和近红外推扫式成像光谱仪。ＡＡＨＩＳ是在浅水，海岸和植被遥感应用中使用的最佳设备。数据采集可达到５５帧／秒，在飞行中可以显示和分析，或者记录数据以便在飞行之后进行处理。在飞行高度达１ｋｍ时，刈幅宽度可达２００ｍ。每一像元都复盖４３２－８３２ｎｍ光谱范围，２８８个邻接光谱通道可同时记录超光谱数据。像元     

基于AOTF的便携式近红外光谱测量仪

提出了一种新型的基于声光可调滤光器(AOTF)的便携式近红外光谱测量仪,该仪器可用于液态食品的组分浓度的测量.概述了声光可调滤光器的基本工作原理,并详细介绍了便携式近红外光谱仪的系统结构和组成.对一组成分含量已知的牛奶的光谱所建立的线性回归模型的分析表明,该模型具有良好的相关性,满足实际生产的需要.     

TRW公司发展的机载与星载成像光谱仪

从1989年开始,TRW公司进行了超多光谱成像技术的研究.第一台仪器是用商品化的零部件制成的,波长响应范围在可见一近红外区(从0.48μm到0.88μm).以后,又制造了一台用来在短波红外区(直至2.5μm)进行测量的仪器,它绝大部分使用了商品化的零部件,也包含了某些特制的部件,如前置光学系统.早期的仪器都是使用录像带记录数据,研制的实时处理器用于作为同     

基于岸基实测数据的FY-3A近红外通道海洋大气水汽反演

利用全自动太阳光度计(CE-318)野外定点长时间序列现场观测数据,验证传统大气水汽反演算法,结果表明,反演结果精度较低,不适于该研究区域大气水汽含量反演.因而给出了近红外波段大气水汽含量探测的原理,对自主卫星FY-3A中分辨率成像光谱仪MERSI(Medium Resolution Spectral Imager)反演大气水汽含量算法作了推导、分析.基于长时间序列现场观测数据集,建立了局地化的FY-3A海洋大气水汽反演算法,并用于研究区实际大气水汽含量反演.通过双通道比值法和三通道比值法反演结果与现场实测数据比较,得出以下结论:模型受下垫面反射率影响较大;三通道比值法较双通道比值法反演结果精度更高,双通道比值法误差为16.1%,三通道比值法误差为14.3%;实测数据验证和改进后算法精度更高.     

航天高光谱成像仪简述(特邀)

航天高光谱载荷相比于传统的多光谱载荷,在光谱分辨率上有着巨大的提升,随着定量化遥感的发展,天基探测不仅可以对地面目标的几何信息进行采集,更可以利用高光谱数据实现大气、陆地资源、战场环境、海洋物质成份的探测,随着航天高光谱技术的不断发展,高时间分辨率的对全球气候、自然资源、水纹情形的光谱成像已成为可能。高光谱探测依据成像原理的不同,主要可以分为干涉型光谱仪、衍射型光谱仪、滤光片型光谱仪。文中针对其中应用较为广泛的光栅衍射型光谱仪、时间傅里叶变换光谱仪、空间傅里叶变换光谱仪、声光调制滤光片（AOTF）光谱仪、液晶可调谐滤光片（LCTF）光谱仪、高光谱滤光片光谱仪进行了介绍,并针对每种光谱仪的优势及存在的局限性进行了分析。