[发明专利]一种高级光谱校正方法

说明书

【技术领域】

本发明属于光谱辐射测量领域，具体涉及消除光谱仪高级光谱的校正方法。

【背景技术】

凹面光栅在主截面的光栅方程式：d(sini+sinθ)＝mλ，当光栅常数d确定，m₁λ₁＝m₂λ₂＝m₃λ₃＝m₄λ₄＝...时，各相应的衍射角相等时(θ₁＝θ₂＝θ₃＝θ₄＝...)，短波段的高级次谱线就会在长波段光谱的对应位置出现，称为光栅光谱的“级次重叠”。光谱不受其它级次光谱重叠的波段称为自由光谱范围。在实际应用中，光谱仪器的测量范围往往大于自由光谱范围，其测量结果包含高级次光谱是影响光谱仪器测量精度的重要因素，不同级次光谱的重叠引起光谱分析的错误，有时甚至导致光谱仪器无法工作，因此在光谱仪器的设计中必须消除叠级现象。

传统的消除高级光谱的方法是在重叠光谱波段使用长通滤色片来消除高级次光谱，虽然这种方法能够消除短波段对光谱仪器测量范围内光谱的影响，但存在较多缺陷：一方面该方法使得光谱仪器的设计较为复杂；另一方面，在测量过程中切入滤色片会降低光谱仪器的测量速度，且对于某些测量波段特别宽的光谱仪器，通常还需要使用多个长通滤色片逐段测量待测光源光谱，测量速度将大大降低，特别是对快速光谱仪影响较大。针对上述问题，公开号为CN1598504A的发明中公开了利用长通滤色片计算得到异级光谱信号比来消除高级次光谱，这种方法虽然在进行分离高级次光谱测量时，摆脱了多次切入长通滤色片的问题，使得光谱仪器的测量速度有一定程度的提高，但也存在较多缺陷：第一，利用该技术实现的光谱仪器在消除高级光谱时，每次只能消除一个级次的光谱，若需要同时消除不同级次的光谱，则必须要事先测量不同级次的异级光谱信号比，效率低且耗时；第二，利用该技术实现的光谱仪器的异级光谱信号比仍然需要切入长通滤色片才能计算得到，仪器设计复杂程度并不能得到改善；第三，由于长通滤色片在长波部分的透过率很难达到100％，使得利用该方法计算得到的异级光谱信号比准确性较低，光谱校正效果不佳。

【发明内容】

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供设计简单，操作方便，能够一次性校正光谱仪器测量波段内所有级次的短波高级光谱带来的测量误差的方法，不仅测量准确度高且速度快。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

本发明所述的一种高级光谱校正方法，所述的光谱仪器的光谱测量范围为(λ_min，λ_max)，其中最大测量波长λ_max是最小测量波长λ_min的两倍以上，(λ_min，2λ_min)区域为短波自由波段，(2λ_min，λ_max)区域为长波叠加波段，使用光辐射仅限于短波自由波段的校准光源校正任意待测光源的高级光谱，其步骤为：

(a)测量所述校准光源在短波自由波段的一级光谱功率分布I₁(λ′_s)(λ_min＜λ′_s＜2λ_min)和长波叠加波段的高级光谱功率分布I_i(λ′_s)(λ_min＜λ′_s＜2λ_min，i＝2，3，4....n)。

(b)若光谱仪器的分辨率为Δλ，则由步骤(a)得到的短波高级光谱功率I_i(λ′_s)与光谱仪器长波波段的对应位置一级光谱重叠，即长波重叠波段的波长i(λ_min+x·Δλ)与短波自由波段的波长(λ_min+x·Δλ)对应重叠，其中i＝2，3，4....n；将I_i(λ′_s)与I₁(λ′_s)分别按对应波长位置的光谱辐照度值相比，得到该光谱仪器的高级光谱函数，即：