[发明专利]对基于滤光器阵列的光谱分析模组进行预置校准的方法

权利要求书

1.对基于滤光器阵列的光谱分析模组进行预置校准的方法，其特征在于：光谱分析模组至少包括滤光器阵列和探测器阵列，设置滤光器阵列中的各个滤光器结构单元具有不同的透射光谱特性，设置探测器阵列有多个由一个或若干个探测器单位像素构成的探测器单元，预置校准测试系统包括校准光源、被校准的光谱分析模组、与所述光谱分析模组相匹配的信号处理系统、控制系统和输入/输出终端等设备；校准光源输出准单色光的信息包括其各个中心波长、线宽、及对应的输出功率；将校准光源输出的准单色光输入光谱分析模组，在信号处理系统获得的对应于探测器阵列中各个探测器单元所接收到的光信号强度的数字信号；以及对探测器阵列所设定的积分时间；将对应于校准光源的具有不同中心波长的准单色光的输出功率、由信号处理系统接收到的由各个探测器单元等部件所产生的数字信号所表征的光的强度、及其它相关信息做为对应于单个具体的被校准的光谱分析模组为预置校准信息，将该预置校准信息保存，在使用该光谱分析模组进行光谱检测时的光谱重构计算中调用。

2.如权利要求1所述的对基于滤光器阵列的光谱分析模组进行预置校准的方法，其特征在于：校准光源为基于半导体发光二极管或激光二极管的阵列光源所构成的波长可调准单色光源，或为通过调谐内部谐振腔参数来实现具有不同中心波长的准单色光输出的波长可调准单色光源。

3.如权利要求1所述的对基于滤光器阵列的光谱分析模组进行预置校准的方法，其特征在于：校准光源基于标准宽带光源、用可调单色仪来获得具有不同中心波长的准单色光，标准宽带光源为如氙灯、氘灯、卤素灯等宽带光源，或基于荧光发光的宽带光源，或上述几种光源的组合光源，所述可调单色仪为包括有如光栅和棱镜等色散元件的单色仪。

4.如权利要求1所述的对基于滤光器阵列的光谱分析模组进行预置校准的方法，其特征在于：校准光源基于标准宽带光源、用可调滤光器来获得具有不同中心波长的准单色光，标准宽带光源为如氙灯、氘灯、卤素灯等宽带光源，或基于荧光发光的宽带光源，或上述几种光源的组合光源，可调滤光器为包括有可调光学谐振腔、可调光学干涉仪的滤光器，或为由多个超窄带滤光器所组成的可调滤光器。

5.如权利要求1所述的对基于滤光器阵列的光谱分析模组进行预置校准的方法，其特征在于：所述的光谱重构为：

设所用光谱分析模组的预置校准信息包括：校准光源输出准单色光中心波长为λ_i(i＝1,2,…,L)，对应的输出功率为P₀(λ_i)，所设定探测器阵列的积分时间为t_c，对应于探测器阵列中各个探测器单元所接收光信号强度的数字信号所表征的强度为c_0j(λ_i)(j＝1,2,…,K)；

设在对待测信号光进行测试中，对应于探测器阵列中各个探测器单元所接收光信号强度的数字信号所表征的强度为r_0j(j＝1,2,…,K)，所设定探测器阵列的积分时间为t_r；

令c_j(λ_i)＝c_0j(λ_i)/P₀(λ_i)，r_j＝r_0j(t_r/t_c)，则待测信号光的实际光谱s(λ)可以基于下面的表达式对其离散解s(λ_i)进行计算来进行重构：

或写为：R＝CS，其中R＝[r_j]^T，C＝[c_j(λ_i)]，S＝[s(λ_i)]^T；上式中也可引入一个噪声项N＝[n_j]^T，从而使上式写为：R＝CS+N；另外，上式中矩阵R、C和S乘以用于表征归一化、离散化或物理量转换等相关的常数不改变上述公式的意义和适用性。