[发明专利]基于白光LED的低相干干涉条纹畸变矫正方法

权利要求书

1.一种基于白光LED的低相干干涉条纹畸变矫正方法，其特征在于，采用白光LED作为光源，该光源具有双高斯光谱的特性，法布里-珀罗F-P传感器感受外界气体压力变化，F-P腔的两个面构成传感干涉仪，光楔作为光程差空间扫描元件构成接收干涉仪，在零光程差的局部区域形成干涉条纹并使用线阵CCD进行接收，使用三次样条插值对非均匀频谱信号进行均匀重采样来实现信号畸变矫正，具体实现步骤如下：

步骤1、首先对采集到的低相干干涉条纹信号进行离散傅里叶变换，得到幅频信号和混叠在(-π，π)内的相位信号，干涉条纹信号的幅频特性曲线中存在两个明显高斯谱峰峰值，分别对应白光LED光源中的幅频信号中的两个高斯谱峰；

步骤2、根据干涉条纹信号的幅频信号中的两个高斯谱峰峰值，分别提取出对应于光源高斯光谱不同中心波数处的两组干涉条纹信号的频域信号；

步骤3、分别对两组频域信号做如下操作：以单高斯光谱中心波数对应的双折射率差为基准，计算出频域信号采样点序列对应的理想均匀波数值序列；根据可见光范围内的色散公式，在单高斯光谱范围内进行线性近似，并根据近似结果计算出频域信号采样点序列对应的实际非均匀波数值序列；

所述步骤3中的理想均匀波数值序列k_i理想的具体计算公式如下：

k_i理想＝2πi/(nNΔd)

其中，i为采样点序列，i＝1,2,3,4...,N，N为总的采样点数量，Δd为相邻采样点对应的光楔厚度之差，n是光楔的双折率差；

实际非均匀的波数值序列k_i实际可用如下公式来计算，并对随波数k变化的双折射率差n(k)进行线性近似：

k_i实际＝2πi/[n(k_i实际)NΔd]，n(k)＝n₀+α(k-k₀)

其中，α是双折射色散的斜率，k₀是高斯光谱中心波数，n₀是中心波数k₀对应的双折射率差；

步骤4、在步骤3的基础上，使用三次样条插值方法，按照计算出的理想均匀的波数值序列对频域信号进行均匀重采样，得到矫正后的频域信号，然后进行离散傅里叶逆变换，得到矫正后的两组干涉条纹；

步骤5、根据高斯光谱两个中心波数对应的双折射率差和干涉条纹中心峰值位置关系，以某个干涉条纹中心峰值位置为基准，对另外一个干涉条纹中心峰值位置进行修正，使得两组干涉条纹中心峰值位置对齐，最终将两组条纹相叠加得到最终矫正之后的干涉条纹；所述步骤5进一步为：中心波数为k₁和k₂的高斯光所对应的矫正后干涉条纹的中心峰值位置d₁和d₂的偏差ΔL计算公式如下，其中h是F-P传感器的腔长，n₁是中心波数k₁对应的双折射率差，n₂是中心波数k₂对应的双折射率差：

n₁(k₁)d₁＝n₂(k₂)d₂＝2h

ΔL＝[(n₁(k₁)-n₂(k₂))d₁/n₂(k₂)]/Δd

计算得到两组干涉条纹中心峰值位置偏差ΔL之后，将两组干涉条纹进行对齐叠加，得到最终的畸变矫正后的干涉条纹。

2.根据权利要求1所述的基于白光LED的低相干干涉条纹畸变矫正方法，其特征在于，

所述步骤4进一步为：以理想均匀波数序列为新采样点，对频谱信号进行三次样条插值均匀重采样，得到色散矫正之后的频谱信号。