[发明专利]一种同步的移动机械模板式Hadamard光谱仪

说明书

本发明涉及一种同步的移动机械模板式Hadamard光谱仪，该发明在传统移动机械模板Hadamard光谱仪的基础上增加了同步模块，利用该模块使Hadamard光谱仪的逆变换矩阵随调制编码模板的移动同步变化，最终得到的各组逆变换光谱的信号峰峰位保持不变。相比于传统移动机械模板Hadamard光谱仪，本发明减少了逆变换过程中的峰位对齐环节，节省了时间开销，提高了Hadamard光谱仪的调制解调效率，降低了因频繁校正多个逆变换光谱引入的额外误差，进一步提升了Hadamard光谱仪检测信噪比。

技术领域

本发明涉及一种同步的移动机械模板式Hadamard光谱仪。

背景技术

Hadamard(哈达玛)光谱仪，是在传统单狭缝光谱仪基础上，采用伪随机序列控制并构造的调制编码模板替代传统的单入射狭缝或出射狭缝，有效提高了光通量，提高了光谱探测的检测灵敏度。Hadamard光谱仪是一个通过调制过程来获取光谱信息的仪器，由于使用了色散器件，所以可利用Hadamard循环伪随机编码刻制的多狭缝编码器来取代单出射狭缝。事实上，传统的移动式机械模板型Hadamard光谱仪并不是利用Hadamard矩阵直接控制的光谱仪出射狭缝，而是利用循环移动的方式巧妙实现了光谱的Hadamard变换过程。

传统的Hadamard光谱仪，虽然已经实现了光谱的Hadamard调制和解调制过程，得到的光谱较传统的光谱仪在检测灵敏度上已有较大的提升，然而，在还原谱中还存在诸多假峰和失真现象。通过观察，研究者发现，由于传统方法中并没在Hadamard调制编码部分和逆Hadamard变换模块之间建立同步机制，也就是说，Hadamard编码调制模板是在循环定时移动的，然而随着Hadamard编码模板的移动，其逆Hadamard解调矩阵始终保持不变，这就导致，每次得到的逆Hadamard光谱的峰位都在发生偏移，而为了对多次扫描求平均，我们是需要将得到的多次逆变换谱首先进行峰位对其，然后再取平均，由此，得到的逆变换谱必然存在较大的误差，最终会降低Hadamard光谱仪的信噪比增益。为此，寻找一种快速解决移动式机械摸板型Hadamard光谱仪同步问题，提升其信噪比的方法是非常必要的。

发明内容

本发明技术解决问题：针对传统移动机械模板式Hadamard光谱仪中调制端和逆变换端不同步的问题，提出引入同步控制模板，以此构建改进的移动机械模板式Hadamard光谱仪。该发明能够在不改变现有移动式机械摸板式Hadamard光谱仪的硬件结构前提下，利用引入的同步模块解决调制端和解调端的同步问题，节省了解调端复杂的数据处理过程，提高了Hadamard光谱仪的准确性，降低了检测误差，提升了Hadamard光谱仪的综合检测性能。

本发明技术解决方案：一种同步的移动机械模板式Hadamard光谱仪，它包括光源、入射狭缝、光栅(光色散系统)、Hadamard调制编码模板、后光学系统、光探测器和逆HT变换模块，所述Hadamard调制编码模板和逆Hadamard变换模块均与同步模块相连，所述同步模块由单片机控制；所述Hadamard调制编码模板与移动模块相连，所述移动模块与同步模块相连，所述同步模块受控于单片机控制模块。

在本发明的一个实施例中，所述同步模块会定时向Hadamardt调制编码模板和逆Hadamard变换模块发送同步脉冲，当Hadamard调制编码模板检测到高电平触发脉冲，则移动编码模板一个单元，同时，逆Hadamard变换模块也会平移一次，以适应编码模板的改变。

在本发明的一个实施例中，所述Hadamard调制编码模板选择七位伪随机序列码，相应的逆Hadamard变换矩阵也是由七位伪随机序列码构成，初始伪随机序列为：0010111。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明一种改进的移动机械模板式Hadamard光谱仪相对于传统的移动机械摸板式光谱仪增加了同步控制模块，该模块可有效解决多组逆变换光谱的峰位对齐问题，节省了Hadamard光谱仪的事件处理开销，降低了因峰位平移引入的误差，提高了Hadamard光谱仪的检测信噪比。