1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为了防止傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在车载运动过程中产生的振动对光谱仪造成 不良影响,保证光谱仪的信噪比及测量精度,采用角镜式干涉仪结构与单自由度减振系统相结合的FTIR光谱仪系统来提高仪 器抗振性能。对FTIR光谱仪系统进行了几组桌面振动测试实验,验证了角镜式结构具有一定抗振性能,其中单自由度减振系 统对系统抗振性能有明显提高。最后,进行了FTIR光谱仪系统车载实验,结果表明运动中测量的光谱平均信噪比达到静止过 程中平均信噪比的94%,整机系统能够在移动平台上平稳运行,具有良好的抗振性,为FTIR光谱仪的车载运行 检测提供了应用条件。
光谱学 傅里叶变换红外光谱仪 角镜 单自由度减振系统 抗振 信噪比 spectroscopy Fourier transform infrared spectrometer angle mirror single degree of freedom damping system vibration resistance signal-to-noise ratio
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
傅里叶变换红外光谱技术由于具有光通量大、光谱范围宽、分辨率高等诸多优势,在 大气环境监测领域得到广泛应用。以傅里叶变换红外光谱仪微弱红外干涉光信号特征和碲镉汞光电导型红外探测器为 基础,分析了基于迈克逊干涉方法的傅里叶变换光谱仪干涉光信号特征,设计了一种以窄带滤波法为核心的微弱信号检 测电路,建立了等效噪声模型分析电路的噪声性能。采用Tina软件对电路进行了模拟仿真,结果表明该电路在通频带内具 有恒定的增益以及群时延,可实现微弱干涉信号无失真放大。将设计的电路应用于傅里叶变换光谱仪中,在室温条件下 获得了大气400～7000 cm-1中红外波段光谱,几乎覆盖了常见的大气污染物在中红外波段的吸收峰,可以较好 地实现对不同污染气体的分辨与测量。
光谱学 傅里叶变换红外光谱仪 微弱信号 前置放大电路 带通滤波 spectroscopy Fourier transform infrared spectrometer weak signal preamplifier circuit band pass filter
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
傅立叶变换红外(FTIR)光谱系统用He-Ne激光干涉信号作为参考信号,存在过零点采样误差。 基于光的干涉原理,通过傅里叶变换建立了FTIR光谱仪采样误差与光谱鬼线位置和强度之间的理论仿 真模型。为降低采样误差,采用三次样条插值法修正过零点误差,线性插值法重建红外光干涉信号 强度。结果表明该模型可以作为由采样误差引起光谱误差修正算法的理论依据,三次样条插值法 用于He-Ne信号过零点重建能减小采样误差,误差范围降低了93%,线性插值法用于红外光信号强 度重建能提高光谱信噪比,平均提高5.7%。
傅里叶光学 傅里叶变换红外光谱仪 Brault采样方法 采样误差分析 Fourier optics Fourier transform infrared spectrometer Brault sampling method sampling error analysis
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为解决传统“Brault”采样方法中参考信号过零点计算复杂、耗时较多的问题, 提出了基于傅里叶插值技术寻找过零点的方法。通过与其他插值方法进行比较研究, 结果表明, 这种方法确保了过零点信息准确性的同时简化了数据处理的复杂度, 得到的过零点信息线性拟合系数大于0.999。在2 100~2 200 cm-1波段范围内, 当参考激光信号误差较小时, 傅里叶插值方法得到的仪器SNR是三次样条插值法所得到的1.03倍, 而线性插值方法与傅里叶插值方法得到的结果一致; 当参考激光信号误差较大时, 傅里叶插值方法得到的仪器SNR是线性插值方法得到的仪器SNR的1.05倍。
采样方法 傅里叶变换红外光谱仪 “Brault”方法 傅里叶插值 过采样 sampling method Fourier tranform infrared spectroscopy "Brault" method Fourier interpolation oversampling 红外与激光工程
2018, 47(1): 0123001
为了提高傅里叶红外光谱仪干涉系统的精度, 设计了一种基于一体化分束器的自动装调系统。 使用光学胶水将棱镜与分束器固定在一起组成一体化分束器, 在一体化分束器上设置三点调整机构, O点位置进行固定作为参考点, 在X点、 Y点位置装入压电陶瓷, 利用压电陶瓷驱动分束器进行微小位移的调整。 在动镜匀速运动的情况下, 利用四象限检测器检测三路携带相位差信息的信号, 对信号进行放大滤波和数字化处理后, 采用DSP的ECAP模块捕捉三路相位差信号, 并利用增量式PID算法根据相位差来对三个点位的调整幅度进行实时控制, 使用DSP的AD模块采集三路信号, 并利用USB2.0与上位机进行通信, 在上位机上实时显示三路信号图形及相位差信息。 利用光学胶水的紫外固化特性, 在支架上安装紫外照射灯, 调整过程中不断增加照射强度使光学胶水进行深度固化, 从而制作出符合傅里叶变换红外光谱仪应用需求的一体化分束器。 实验结果表明, 所设计的基于一体化分束器的自动装调系统具有结构简单, 调整精度高等优点, 其能够满足常规红外分束器装调需求。
一体化分束器 压电陶瓷 傅里叶变换红外光谱仪 Integrative beam splitter Piezoelectri ceramics Fourier transform infrared spectrometer 光谱学与光谱分析
2017, 37(9): 2937
1 贵州大学 大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
2 贵州省光电子技术及应用重点实验室, 贵州 贵阳 550025
3 无锡微奥科技有限公司, 江苏 无锡 214135
为了研制小体积、低成本、高分辨率的微型傅里叶变换红外光谱仪, 通过选择电热式微机电系统(MEMS)微镜作为迈克尔逊干涉仪动镜, 在满足了傅里叶光谱仪小型化、便携化的同时, 利用折叠双S型Bimorph驱动结构来实现双倍位移量以确保较高分辨率, 并将分束器外置来进行不同波段的灵活选择, 进而实现全光谱范围的应用。以1 310 nm激光作为参考光光源, 钨灯宽带光作为待测光源信号, 通过信号采集、滤波、插值、光谱恢复步骤完成原始信号采集到光谱信号复原的过程。测试结果表明: 电热式微镜的位移量可达到500 μm, 光谱理论分辨率1 nm, 光谱仪整机尺寸小至62 mm×62 mm×28 mm。测试基线噪声为0.000 04, 基线重复性为0.000 32, 吸光度重复性为0.000 48。性能指标能满足食品安全、药品检测、石油化工等领域的光谱检测应用。
电热驱动 MEMS微镜 傅里叶变换红外光谱仪 基线噪声 吸光度 electro-thermal actuation MEMS micro-mirror Fourier transform infrared spectrometer base-line noise absorbance 红外与激光工程
2016, 45(5): 0520007
1 陕西北方民爆集团有限公司， 陕西 西安 710061
2 南京理工大学化工学院， 江苏 南京 210094
利用布鲁克公司生产的OPAG 33型傅里叶变换红外光谱仪(Fourier Transform Infrared Spectrometer, FTIR)对固体推进剂燃烧火焰的温度进行了研究。在仪器的分辨率为4 cm-1、测试距离为20 m的条件下，实时测得了高能硝酸酯增塑聚醚(Nitrate Ester Plasticized Polyether Propellant, NEPE)固体推进剂燃烧火焰的红外发射光谱图。利用燃烧产物中HCl气体分子的发射光谱精细结构谱线计算了NEPE固体推进剂羽流的温度。实验结果表明，利用被动式遥感FTIR光谱仪可对固体推进剂的燃烧温度进行快速实时的非接触式测量，是一种有效的研究手段。
固体推进剂 羽流 傅里叶变换红外光谱仪 温度 solid propellant plume FTIR temperature
