[发明专利]一种红外光谱变频测量方法

说明书

本发明提供了一种红外光谱变频测量方法，采用变频控制算法实现滤光片轮驱动电机的不同运动速度，然后利用渐变滤光片的光谱通道具有一定的宽度，即光谱通道对应测量时间内的光谱分光信号是时不变的单一光谱信号，确定变频测量相关的光谱测量速度、斩光频率、数据采样率、锁相放大参数等参数的计算方法，通过适当数据处理，实现不同测量速度的光谱测量。采用上述方案，可方便的应用到现有的基于渐变滤光片的宽波段红外光谱辐射计，可实现0.015转/秒到10转/秒的不同测量速度的红外光谱测量。

技术领域

本发明属于变频测量技术领域，尤其涉及的是一种红外光谱变频测量方法。

背景技术

宽波段红外光谱辐射计是一类集光谱仪与辐射计功能于一体的测量系统，是一种非常重要的红外测量仪器，广泛应用于目标识别、光谱特性测试、大气观测、人造源的特性测试等众多科研、生产等场合。

滤光片分光体制是红外光谱辐射计常用的一种分光体制。渐变滤光片是目前使用较多的一种新型滤光片，与传统滤光片相比，其波长覆盖范围和光谱分辨率都有了明显改善。渐变滤光片是一种波长沿某一方向均匀增加或减少的新型超窄带滤光片。使用高精度电机驱动渐变滤光片，使得入射光依次通过渐变滤光片的不同位置，即能获取对应透过波长的出射光，这就是红外光谱辐射计使用渐变滤光片进行分光的原理。

使用渐变滤光片进行光谱分光时，为方便分光的实现，同时满足光谱波段覆盖需要，通常将一块或数块渐变滤光片拼接安装到圆盘上，形成滤光片轮，通过驱动电机驱动滤光片轮运动，从而实现入射光依次通过渐变滤光片的不同位置，实现光谱分光。

由于大多数情况下，观瞄目标的红外辐射较弱，加上滤光分光体制会使得经光谱分光后的红外光谱信号更为微弱，因此为提高获取信号的信噪比，常采用锁相放大技术对红外光谱分光信号进行提取。

但锁相放大的基本原理，是采用相关原理实现噪声背景下微弱时不变信号的放大提取。但是红外光谱仪器采用滤光分光方式时，其输出光谱信号是时变信号。因此传统上，滤光分光体制红外光谱仪器采用锁相放大测量红外光谱时，只能采用步进测量模式，即滤光片轮停在某一波长位置不动，进行测量，测量完成后，移动到下一波长位置并进行测量，如此往复，直到完成一次红外光谱测量。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种红外光谱变频测量方法。

本发明的技术方案如下：

一种红外光谱变频测量方法，包括以下步骤：

步骤1：由渐变滤光片光谱通道对应的测量时间，计算得到对应的驱动电机步进数；红外光谱辐射计所用线性渐变滤光片的实际分辨率应进行适当核减，假定核减比例因子为k(其中，k>1)；对于某一有效光谱采样波长λ_s，实际可用的线性渐变滤光片有效波长带宽为λ_s*(r*k)，对应线性渐变滤光片波长变化方向上的长度L_s为，公式(1)：

L_s＝[λ_s*(r*k)*L]/(λ₂-λ₁) (1)

对应滤光片轮的旋转角度θ_s为，公式(2)：

θ_s＝2arcsin[L_s/(2R)] (2)

对应驱动滤光片轮的步进电机的步进数n_s为，公式(3)：

n_s＝floor[(n*θ_s)/(2π)] (3)