[发明专利]一种光谱测量方法、装置和系统

摘要

本发明公开了一种多通道数字锁相光谱测量装置和方法，所述光谱测量方法将待测光信号通过特殊定制的光学斩波器进行斩波处理后，通过衍射光栅分光和线阵CCD探测，获得N通道的光谱数据；将N通道光谱数据采样放大及模数转换，存储到SDRAM中，重新排列N通道光谱数据，对应建立N个数字PSD运算单元，数字锁相放大技术进行提取，最后获得多通道光谱数据。本发明使用单套光路系统和单套电路系统实现了高精度的多通道光谱测量，节省了光学元件和模拟电路处理模块，降低了成本，减小了装置体积，同时速度也非常高。

主权项

一种光谱测量方法，其特征在于包括以下步骤：将待测光信号通过光学斩波器进行斩波处理后，转换为待测电信号，进一步转换为待测数字信号，以及，通过斩波控制器产生与所述待测电信号频率相同的参考信号；其中：待测信号在一个周期内的解析式为：其中Ain为方波信号的峰峰值，T为方波信号的一个周期长度；所述待测信号的傅里叶级数展开式为：Sin(t)=2Ainπ{sin(ω0t)+13sin(3ω0t)+15sin(5ω0t)+...+1nsin(nω0t)+...};]]>其中ω0为方波信号的频率，n为奇数，即方波信号的傅里叶级数展开式含有1、3、5、……等奇次谐波分量；并且将所述待测数字信号与参考信号相乘处理后，将相乘处理后的信号进行滤波得到第一信号；其中，与输入的待测数字信号有固定频率关系的参考信号Sref(t)：Sref(t)＝Arefsin(ω0t+θ)将待测数字信号Sin(t)与参考信号Sref(t)同时输入PSD模块进行乘法处理，得到的输出信号SPSD(t)为：SPSD(t)=Sin(t)Sref(t)=2AinArefπ{sin(ω0t)+13sin(3ω0t)+15sin(5ω0t)+...+1nsin(nω0t)+...}sin(ω0t+θ)=AinArefπcos(θ)+AinArefπcos(2ω0t+θ)+2AinArefπ{13sin(3ω0t)+15sin(5ω0t)+...+1nsin(nω0t)+...}sin(ω0t+θ)+N(t)Arefsin(ω0t+θ)]]>将上述输出信号SFSD(t)通入低通滤波器可以得到其直流部分的第一信号Sout为：Sout=AinArefπcos(θ);]]>根据所述第一信号计算待测数字信号的幅值：具体是利用双相锁相放大原理，得到X‑Sout1和Y‑Sout2，则计算出待测数字信号的幅值：R=πX2+Y2Aref=Ain]]>参考信号与待测数字信号之间的相位差由下式得到：θ=tan-1(YX).]]>