基于拟合算法的傅里叶变换光谱仪光谱反演

在傅里叶变换光谱仪(FTS)中,精确获取每个干涉信号采样点处的光程差是获取光谱图的关键。动镜速度的波动会对等时间采样造成采样误差,而当目标光源波长较短时无法直接利用传统方法进行等光程差采样。分析了速度波动误差对光谱的影响,并提出了一种基于拟合算法计算干涉信号每个采样点处光程差的方法,在动镜速度波动较大的情况下对可见光波段的干涉信号进行采样反演。实验结果表明,此方法准确度高,适用于各种傅里叶变换光谱仪。     

光纤傅里叶变换光谱仪采样系统

提出了一种用于连续扫描光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)的干涉图采样系统,将激光干涉信号用Hilbert变换产生正交信号,由于相位反转点的存在,导致Hilbert变换产生的信号出现畸变,对变换结果进行了修正。该信号和原信号成为两个互相正交信号,利用这两个信号整形后的相位关系可得到光程扫描的起始点和光程扫描的方向。根据光程扫描的起始点和方向选择可上升沿部分的参考光和测试光干涉信号,用改进的Brault算法重新得到等光程间隔抽样的干涉图。该设计方法可以用DSP 技术实现简单、紧凑型的采样系统,不仅可提高FFTS的信噪比,还可以推广到传统的傅里叶光谱仪中。     

基于干涉条纹的光谱仪光谱标定方法研究

为了在光学相干层析(optical coherence tomography,OCT)系统中实现快速精准标定光谱仪的光谱带宽和确定光谱横坐标的变化规律,提出了用干涉条纹标定光谱带宽和确定波长非线性分布规律,从而实现了光谱仪光谱标定。先用单频激光确定了某一特定波长在CCD中像素点位置,然后根据光程差与干涉光谱周期数之间的关系确定了光谱仪的光谱带宽范围;再运用多项式函数拟合干涉光谱,将光谱强度平滑处理并对干涉条纹的峰值间距做了插值处理。根据峰值间距与波数的比例关系,确定了波长在横坐标的分布规律。两个对照实验结果表明,运用该方法标定的光谱带宽误差在±0.15 nm以内,标定误差优于传统汞灯等标定方法。研究结果表明:光谱横坐标校正后明显提高了系统分辨率和信噪比,因此验证该标定方法是可行的。     

干涉测距系统中的光程定位

提出一个由定位干涉仪和测量干涉仪两部分组成的光纤干涉距离测量系统,并采用标准长度光纤实现量程倍增以增大测量范围。文中重点讨论了用准单色光源脉冲电流调制干涉实现光程定位的方法及其精度,通过理论分析和仿真实验可知,定位重复性误差优于±1μm.     

一种便携式金属和合金光谱分析仪

本文研制了一种便携式金属合金光谱分析仪,该分析仪主要由交流电弧发生器、小型光纤光谱仪和个人计算机组成。小型光纤光谱仪利用光纤采集金属合金发射光谱信号,便于现场操作,其内部采用非球面反射镜,实现平像场与像散纠正设计相结合,大大提高了仪器的光谱分辨率和灵敏度。同时开发了相应的软件,建立了金属合金光谱图库。在此基础上对金属合金能够进行定性和定量的分析。本文还对该分析仪的进一步开发进行了讨论和分析。     

基于微顺序注射-阀上实验室药物浓度实时监测软件系统的开发与应用

通过LabVIEW软件编译,与FIAlab for Windows软件结合,分别控制光纤光谱仪和微顺序注射-阀上实验室(MicroSIA Lab-on-valve,μSIA-LOV)系统,以光纤作为传导介质,将光纤光谱仪、微顺序注射分析仪和氘灯光源连接,基于样品的紫外吸收特性,实现原位待测样品溶液浓度随时间变化的实时在线监测。编译光谱采集模块,进行样品溶液的光谱扫描,实现对物质的定性分析;编译标准曲线模块,实现对物质的定量分析方法的建立;编译样品检测模块,实现样品溶液浓度的实时连续测定。并以头孢氨苄为例,基于紫外吸收测定模式的LabVIEW软件编译的3个模块,同时对待测样品进行原位和过程分析,与紫外分光光度计测得结果比较(P0.05),结果无显著性差异。说明LabVIEW软件编译的3个模块可实现待测溶液浓度的原位实时连续监测。     

傅里叶变换光谱经典计算技术

详细讨论了傅里叶变换光谱仪从干涉图数据获得复原光谱的三种经典计算技术，给出了数学表达式及干涉图计算过程，比较了三种计算优缺点，为正确选择计算方法提供了理论依据。     

傅里叶光谱仪的智能数据采集器与光谱数据处理系统

根据傅里叶光谱学的基本原理,组成傅里叶变换光谱仪实时数据采集和处理系统。系统中智能数据采集器对干涉图作数据采集,配以干涉图处理与谱图变换软件包的IBM-PC/XT微机作为光谱数据处理系统,对干涉图进行数据处理与谱图变换,以获得正确的光谱图。     

光纤环镜在光栅传感解调系统中的应用

为实现高稳定性、高精度的波长干涉解调,研究了保偏光纤环镜在波长解调结构中的应用,设计并搭建了一种基于光纤环镜的新型光纤布拉格光栅传感器解调系统.依据传统的矩阵光学原理建立理论模型,分析采用保偏光纤环镜实现干涉解调的基本原理,研究了其结构参数对解调精度的影响并进行数值仿真验证.在理论指导的基础上,搭建光路模块,并基于LabVIEW软件设计了用于消除系统结构参数误差的测定软件与解调系统监控软件,研制电路模块,构成了完整的传感解调系统.经传感检测验证,该系统在20～90 ℃对温度的分辨率为0.03 ℃,准确度可达±0.1 ℃,实验结果与理论分析相吻合,展示了该系统具有良好的稳定性,较高的检测灵敏度和较强的适用性.     

Optic Fiber Interferometer For Absolute Distance Measurement

提出一种利用短扫描导轨(100 mm)实现1 m以上绝对距离测量的光纤干涉测距新方法测量系统由定位干涉仪和扫描干涉仪组成,定位干涉仪采用准白光光源实现测量中的定位瞄准,扫描干涉仪完成距离的测量。此外定位干涉仪采用多组光纤干涉结构,各组光纤的光程差由自身系统进行标定,从而实现量程的倍增。实验表明,测量精度达10     

中阶梯光栅光谱仪自动化波长提取算法

基于质心提取的线性拟合法,提出了一种自动化快速处理中阶梯光栅光谱仪谱图的方法,解决了中阶梯光栅光谱仪无法直接通过交叉色散形成的二维光谱图标定入射光波长的问题。根据中阶梯光栅光谱仪光谱图背景光的分布特点,采用背景扣除法处理光谱图,提高了后续光谱图光斑提取算法的运算效率。利用基于质心的曲线拟合中心定位算法,将光斑位置的提取精度提高到亚像素量级。建立了中阶梯光栅光谱仪理论谱图与实际二维谱图的自动匹配模型,并根据光栅的线性色散特性,采用插值法计算谱图还原模型中未列出的坐标位置处的波长。实验结果表明:该算法对整个谱图的处理时间不超过3s,波长提取精度达10-2 nm,不仅实现了中阶梯光栅光谱仪波长的自动化提取,还提高了波长提取精度。     

基于LabVIEW的三点法频率测量技术

提出了一种基于LabVIEW的频率测量算法，给出了框图程序。该算法将现代测量理论与三点法相结合，完善了LabVIEW的信号处理功能。可应用于正弦波的频率测量，能有效地减小测频误差。     

基于LabVIEW的调频连续波雷达频率测量算法

提出了一种基于LabVIEw的频率测量算法，给出了框图程序。该算法将快速傅里叶变换与频谱校正理论相结合，完善了LabVIEW的信号处理功能。可应用于调频连续波雷达进行频率测量，能有效地减小测频误差，提高距离分辨率。     

虚拟圆度采集系统设计

介绍了一种基于LabVIEW的虚拟圆度采集系统.系统采用自行设计的圆度采集卡,完成圆度数据的测量和数字转换,利用LabVIEW的开发环境实现圆度数据的处理和显示.     

傅里叶变换红外光谱仪中立方反射镜特性分析

在傅里叶变换红外光谱仪中,用立方反射镜作为动镜的光路系统比平面镜时的情形复杂。通过建立系统的数学模型分析光路,确定了干涉信号的数学表达式;从干涉图调制度的角度对系统在非理想状态下的运动误差容限以及安装误差容限进行了分析。结果表明,与动镜和定镜都采用角反射体的系统相比较,该系统动镜运动中其偏摆和顶点横移不会对干涉图产生影响;与动镜为平面镜的系统相比较,该系统不需要对动镜的动态校正就能满足调制度判据要求。     

曲轴连杆颈圆度误差跟踪测量方法研究

对曲轴连杆颈非圆磨削过程中圆度误差的在线跟踪测量方法展开研究,推导了测量系统跟踪运动方程和满足均匀采样的约束条件。提出了运动状态下三点跟踪圆度误差分离方法将圆度误差和系统误差进行分离,开发了基于LabVIEW的在线测量系统,并通过试验验证了曲轴连杆颈圆度误差在线跟踪测量方法的正确性。     

基于USB接口的数据采集与频谱分析系统

针对工程测试需要,利用虚拟仪器LabVIEW技术实现一种基于USB接口的数据采集与频谱分析系统设计方法.通过LabVIEW调用UA300.DLL动态链接库实现系统的高速数据采集,频谱分析部分由LabVIEW中的数字信号处理子VI实现.系统分为数据采集、频谱分析、数据标定、数据库和实验报告部分.     

基于LabVIEW焊接数据采集分析系统的开发

介绍了虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台LabVlEW,并对Labview驱动普通数据采集卡进行了研究.利用实验室已有的焊接信号采集系统及光谱仪,基于LabVIEW软件进行编程,开发出了一套数据采集系统,将采集到的GMAW的电流、电压波形信号及光谱信息进行综合分析,实现了在每个时刻都在LabVlEW的界面上进行同步显示,并且同步显示此刻电压和电流的具体数值,使得对光谱和电信号的研究观察更加直观.     

基于LabVIEW的气体流量分析仪的数据采集系统

为实现瞬态工况法测量汽车尾气排放量,采用虚拟仪器技术,设计了气体流量分析仪的数据采集系统.系统采用PCI2003数据采集卡,采用LabVIEW设计的信号处理程序和人机界面.标定实验表明,标准流量测量的基本误差优于1%.