[发明专利]单色仪扫描波长机械位置误差的校正方法

权利要求书

1.一种单色仪扫描波长机械位置误差的校正方法，其特征在于，包括用标准光源或标准样品提供的标准光谱，通过对变杆长的标准光谱采集、单色仪扫描波长机械位置误差方程参数求解、最优寻值和硬调软修过程，校正单色仪或光谱仪光栅扫描机构由机械位置误差引起的波长扫描误差,

单色仪扫描波长机械位置误差方程为：

式中：λ为标准波长，Δλ为波长误差：

Δλ＝λ₀-λ (2)

式中：λ₀为标准波长对应的单色仪输出波长；

式1中：k为分光系统机械位置误差系数：

d为光栅栅距，α₀为光栅入射角和出射光线的夹角理论值，L₀为摆杆理论长度，θ为滚子导向误差角，即摆杆滚子导向面相对丝杠轴线垂直方向的夹角；α为光栅角度参数，a＝2d cosα，其中：α为光栅入射角和出射光线的夹角实际值；L为摆杆实际的长度；γ＝β-θ，其中：β为光零位置误差角，θ为滚子导向误差角；n为杆长调节比，式中：L’为改变或校正后的摆杆长度，L为系统调试初始状态下的摆杆长度；m为初始波长设定值。

2.按照权利要求1所述的单色仪扫描波长机械位置误差的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、获取标准波长：利用标准光源或标准样品获取标准波长λ_j，j≧2，波长的选择要与仪器的波长精度和范围相匹配；

b、标准光谱采集：搭建实验平台，调节光栅扫描机构的摆杆长度分别为L’和L，调节量为ΔL₀＝L’─L，摆杆长度L’对应的杆长比为n₀，L对应的杆长比1，进行标准光源或标准样品的光谱扫描，获得标准光谱采集数据；

c、数据处理：提取标准光源或标准样品的光谱扫描数据的峰值位置，获得扫描数据中标准波长对应的不少于四个的输出波长值λ_0i，计算其与对应标准波长的差值Δλ_0i＝λ_0i-λ_i，i＝1、2、3、4、…，作为扫描波长误差；

d、参数求解：

(1)解方程：将四对Δλ_0i、λ_i(i＝1～4)及对应的杆长比代入机械位置误差方程式1，联立求解确定误差方程的四个参数：光栅角度参数a、误差角度γ、杆长前调节比n₀、分光系统机械位置误差系数k与摆杆长度L之积kL；

(2)根据步骤b的摆杆长度调节量ΔL₀为：

ΔL₀＝L’-L＝(n₀-1)L

求杆长L：

(3)根据步骤d(1)解方程所得kL和式4所得摆杆长度L，计算得k值；

e、误差评价：将步骤d求得的参数代入方程式1，在单色仪或光谱仪器的波长范围求得仪器波长误差的最大值Δλ_max，若Δλ_max不大于仪器波长精度指标，则结束；否则需要调整参数m和n，转至步骤f；

f、最优寻值确定调整量：将步骤d获得的四个参数a、k、L、γ的求解值代入机械位置误差方程式(1)，以n和λ为自变量、Δλ为因变量，计算λ在仪器波长范围内，当n取0.9～1.1范围内不同值时Δλ的最大偏差Δλ_max和平均值Δλ_mean；选取所有Δλ_max中的最小值对应的n值作为最优杆长比n_op，对应的Δλ_mean值作为初始波长修正值Δλ_meanop；

g、硬件调参数：在仪器硬件上调整扫描摆杆长度，以调节量ΔL调整摆杆的长度L：

ΔL＝(n_op-1)L； (5)

h、软件修正：在仪器软件上修正初始波长为m-Δλ_meanop，完成实际单色仪的光零误差的校正，此时得到波长误差方程式1中的参数m为：

m_(新)＝m_(旧)-Δλ_meanop； (6)

i、返回步骤b

若重复多次调整仍不能满足仪器波长精度的要求，则说明误差方程中a、k、L、γ参数不合理或Δλ、λ数据取值误差较大，考虑重新设计a、k、L、γ参数或调整Δλ、λ数据的取值。