[发明专利]微弱光信号光谱的快速测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于光学计量与测试领域，主要涉及一种光源光谱分布的测试方法，尤其涉及一种微弱光信号相对光谱功率分布的快速测试装置及方法。

背景技术

光谱测量系统一般可分为干涉型光谱测量系统和分光型光谱测量系统两类，其中干涉型光谱测量系统是通过傅立叶变换获得信号光的光谱信息，特别适合微弱光信号的探测，但在实际应用中，干涉型光谱测量系统结构复杂，成本高；而分光型光谱测量系统是基于棱镜或光栅分光原理，把待测光按波长分开，对不同波长的光信号进行探测，获得信号的光谱特征，通常采用线阵CCD进行光谱测试，目前在外场光谱测量中，出现了越来越多的微弱信号光谱的快速测量需求，对于微弱光信号，线阵CCD一般采用增加积分时间的办法进行测量，且每次只能采集一组光谱信息，无法满足测量的精度要求，要实现高精度测量，必须对多次测量结果取平均值，这样就增加了测量的时间，不能满足现场实时快速测量的要求，因此，对于分光型光谱测量系统，目前，还没有见到有关微弱光信号光谱快速测量方法的相关报道。

发明内容

本发明的目的是针对目前微弱光信号光谱快速测量的难题，提供了一种微弱光信号光谱的快速测量装置及方法，该方法采用面阵CCD采集微弱光谱信息，通过对信号的处理，增大原有弱信号，同时又去除了随机噪声，提高了信噪比，减小了测量误差，提高了测量精度。

本发明的技术方案为：

所述一种微弱光信号光谱的快速测试装置，其特征在于：包括光学平台、标准灯、光栅分光系统、带有面阵CCD探测器的光谱数据采集系统和计算机数据处理系统；光栅分光系统和带有面阵CCD探测器的光谱数据采集系统安装在光学平台上，且光学平台上安装有升降平台，升降平台位于光栅分光系统的入射狭缝一侧；标准灯和待测光源均能够安装在升降平台上；标准灯或待测光源发出的光首先进入光栅分光系统，形成一系列按波长排列的光谱信号，光谱信号投射在光谱数据采集系统的面阵CCD探测器上，面阵CCD探测器把接收到的光谱信号转换为电信号输出给计算机数据处理系统。

所述一种微弱光信号光谱的快速测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将标准灯放置在升降平台上，调节升降平台位置，使得标准灯的灯丝中心对准光栅分光系统的入射狭缝中心；打开标准灯开关，缓慢调节标准灯电流至额定电流，待标准灯稳定10分钟后，通过计算机数据处理系统采集并存储面阵CCD探测器各像元输出的电压信号V(x_i,λ_j)，其中i＝1,2,……,n；j＝1,2,……,m，n、m分别对应面阵CCD探测器n×m像元的行数和列数；

步骤2：缓慢关闭并移开标准灯，将待测光源安装在升降平台上，调节升降平台位置，使得待测光源的灯丝中心对准光栅分光系统的入口狭缝中心；打开待测光源，通过计算机数据处理系统采集并存储面阵CCD探测器各像元输出的电压信号V′(x_i,λ_j)，其中i＝1,2,……,n；j＝1,2,……,m，n、m分别对应面阵CCD探测器n×m像元的行数和列数；

步骤3：计算机数据处理系统调用存储的测量数据和已知数据，并对测量数据进行以下处理：

S(xi,λj)=Φ(λj)V(xi,λj)]]>

Φ(x_i,λ_j)＝S(x_i,λ_j)·V′(x_i,λ_j)