全谱直读式光谱仪线阵传感器校准方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及光谱仪【技术领域】，尤其是一种全谱直读式光谱仪线阵传感器校准方法和系统。包括校准光源，用于产生校准谱线；分光装置，包括入射狭缝、准直镜、平面光栅和聚光镜，将校准谱线投落到线阵传感器上，并控制校准谱线的移动；数据采集装置，对每个传感单元的光谱数据进行采集，并传输给数据分析和处理装置。数据分析和处理装置，对数据采集装置传输过来的采集数据进行分析，获得每个传感器单元的补偿值，并对每个传感器单元的测量值进行补偿。本发明能够对全谱直读式光谱仪的不同传感单元差异性进行测量和校准，能得到稳定的测量值，保证了分析结果的可靠性，降低了仪器的制造成本和用户的使用难度。
【专利说明】全谱直读式光谱仪线阵传感器校准方法和系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光谱仪【技术领域】，尤其是一种全谱直读式光谱仪线阵传感器的校准方 法和系统。
【背景技术】
[0002] 光谱分析仪的光学结构通常包括多通道式，单通道扫描式和全谱直读式。其中，全 谱直读式因为一次可以采集所有谱线，信息量大，测量速度快，准确度高等优点，已经逐步 成为市场主流。
[0003] 全谱直读式光谱仪通常采用阵列式探测器，包括线阵传感器和面阵传感器。但无 论哪种传感器，传感器上的每个分立传感单元，其光谱响应和量子效率具有差异性，也就是 说，对同样的谱线强度，不同的传感单元可能会有不同的响应值。在实际使用过程中，这种 差异会对测量造成一定的影响。
[0004] 因此，目前的全谱直读式光谱仪通常采取全部零件固定安装的方式，把谱线精确 定位在探测器的不同传感单元上。在实际使用过程中，必须保证谱线始终位于某个固定的 传感单元上，避免谱线落到不同传感单元引起测量偏差。
[0005] 由于必须保证谱线始终位于某个固定的传感单元。这就对仪器的稳定性提出了很 高的要求。这种要求一是体现在仪器的设计上，必须通过合理的设计和高标准的零件制造、 装配工艺来保证稳定性；二是体现在仪器的使用上，用户的实验室环境必须严格稳定，完全 避免环境温度，环境湿度的变化以及各种震动等等。这就带来仪器制造成本高，使用条件苛 刻，运行成本高等缺点，抬高了仪器的采购和使用门榲，不利于在中小企业间的普及。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种全谱直读式光谱仪线阵传感器的校准方法， 在保证分析测量精度的前提下，降低全谱直读式光谱仪的制造成本。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明包括以下步骤： 步骤一，确定校准光源，获得校准谱线数据； 步骤二，线阵传感器每个传感器单元依次采集校准光源的谱线数据； 步骤三，将每个传感器单元依次采集的谱线数据与校准谱线数据对比分析，获得每个 传感器单元的补偿值； 步骤四，根据补偿值对每个传感器单元的测量值进行补偿，完成全谱直读式光谱仪线 阵传感器的校准。
[0008] 本发明还提供一种全谱直读式光谱仪线阵传感器的校准系统，包括： 校准光源，用于产生校准谱线； 分光装置，包括入射狭缝、准直镜、平面光栅和聚光镜，将校准谱线投落到线阵传感器 上，并控制校准谱线的移动； 数据采集装置，对每个传感单元的光谱数据进行采集，并传输给数据分析和处理装置。
[0009] 数据分析和处理装置，对数据采集装置传输过来的采集数据进行分析，与校准谱 线数据比较后获得每个传感器单元的补偿值，并对每个传感器单元的测量值进行补偿。并 对每个传感器单元的测量值进行补偿。
[0010] 优选地，所述校准光源为汞灯或氖灯。
[0011] 进一步，还包括光纤，用于将校准光源发出的校准谱线耦合到入射狭缝前端。
[0012] 本发明能够对全谱直读式光谱仪的不同传感单元差异性进行测量和校准，使得即 使谱线定位在不同的传感单元上，也能得到稳定的测量值，保证了分析结果的可靠性，并降 低了仪器的制造成本和用户的使用难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014] 本发明所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对本发明保护范 围的限定，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明思想的前提下，还可以对 本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。
[0015] 本发明所述全谱直读式光谱仪线阵传感器校准方法，包括以下步骤： 步骤一，确定校准光源，获得校准谱线数据； 步骤二，线阵传感器每个传感器单元依次采集校准光源的谱线数据； 步骤三，将每个传感器单元依次采集的谱线数据与校准谱线数据对比分析，获得每个 传感器单元的补偿值； 步骤四，根据补偿值对每个传感器单元的测量值进行补偿，完成全谱直读式光谱仪线 阵传感器的校准。
[0016] 本发明所述全谱直读式光谱仪线阵传感器校准系统，包括： 校准光源1，优选汞灯或者氖灯或者其他的单线光源，用于产生校准谱线； 分光装置，包括入射狭缝2、准直镜3、平面光栅4和聚光镜5,将校准谱线投落到线阵传 感器6上，并控制校准谱线的移动； 数据采集装置7,对线阵传感器6上的每个传感器单元的光谱数据进行采集，并传输给 数据分析和处理装置8。
[0017] 数据分析和处理装置8,对数据采集装置7传输过来的采集数据进行分析，与校准 谱线数据比较后获得每个传感器单元的补偿值，并对每个传感器单元的测量值进行补偿。 并对每个传感器单元的测量值进行补偿。
[0018] 进一步，本发明还包括光纤，用于将校准光源发出的校准谱线耦合到入射狭缝前 端。
[0019] 本发明的工作原理是： 稳定的校准光源1发出的谱线，通过扫描的方式，依次落到线阵传感器6的每个传感单 元上，利用数据采集装置7,得到每个传感单元对该谱线的响应数据，此数据的不一致性则 体现了每个传感单元的不一致性，根据此数据，数据分析和处理装置将每个传感器单元获 得的数据与校准谱线数据相比较，可以获得每个传感器单元的补偿值，并对每个传感器单 元的测量值进行补偿，保证测量的准确性。
[0020] 本发明的工作过程是： 校准过程开始的时候，关闭分析光源，打开校准光源1，待校准光源1进入稳定状态后， 通过光纤将其发出的校准谱线耦合到入射狭缝2的前端，作为本发明的另一种实施方式， 校准光源1发出的光也可以通过利用准直镜加反射镜的方式进行空间耦合到入射狭缝2前 端，通过电机控制平面光栅4的转动角度，进入快扫描模式，快速将要用的校准谱线移动到 线阵传感器6的传感单元阵列的边缘，然后通过电机控制平面光栅4,进入慢扫描模式。在 慢扫描模式中，控制电机的转速，使校准谱线缓慢移动，依次落到线阵传感器6的每个传感 单元上。数据采集装置7在慢扫描过程中，对每个传感单元的数据进行采集。采集完成后， 可以得到同一条谱线在各个传感单元的测量情况，数据分析和处理装置8在随后的分析过 程中，利用这些数据对不同传感单元的测量值进行补偿，就可以避免要分析的谱线落到不 同传感单元引起的测量误差。
【权利要求】
1. 全谱直读式光谱仪线阵传感器校准方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一，确定校准光源，获得校准谱线数据； 步骤二，线阵传感器每个传感器单元依次采集校准光源的谱线数据； 步骤三，将每个传感器单元依次采集的谱线数据与校准谱线数据对比分析，获得每个 传感器单元的补偿值； 步骤四，根据补偿值对每个传感器单元的测量值进行补偿，完成全谱直读式光谱仪线 阵传感器的校准。
2. 全谱直读式光谱仪线阵传感器校准系统，其特征在于，包括： 校准光源（1)，用于获得校准谱线数据； 分光装置，包括入射狭缝（2)、准直镜（3)、平面光栅（4)和聚光镜（5)，将校准谱线投落 到线阵传感器（6)上，并控制校准谱线的移动； 数据采集装置（7)，对线阵传感器（6)上的每个传感器单元的光谱数据进行采集，并传 输给数据分析和处理装置（8); 数据分析和处理装置（8)，对数据采集装置（7)传输过来的采集数据进行分析，与校准 谱线数据比较后获得每个传感器单元的补偿值，并对每个传感器单元的测量值进行补偿。
3. 根据权利要求2所述的全谱直读式光谱仪线阵传感器校准系统，其特征在于，所述 校准光源（1)为汞灯或氖灯。
4. 根据权利要求2所述的全谱直读式光谱仪线阵传感器校准系统，其特征在于，还包 括光纤，用于将校准光源发出的校准谱线耦合到入射狭缝前端。
【文档编号】G01J3/28GK104101431SQ201410326705
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】廖波, 马建州, 袁海军, 顾德安 申请人:无锡创想分析仪器有限公司