基于LabVIEW的光纤傅里叶变换光谱仪数据处理技术

为了提高编程效率与增强光谱仪数据分析处理能力,结合LabVIEW软件在信号处理方面的优势,利用虚拟仪器技术实现了光纤傅里叶变换光谱仪干涉图处理与光谱复原。采用均匀抽样算法,利用由光纤Mach-Zehnder干涉仪输出的参考光干涉图过零点取样,实现对测试光干涉图的等光程间隔采样,消除了由压电陶瓷非线性光程调制引起的误差。采用求摸法复原出光谱图,自动消除了相位误差。利用LabVIEW软件完成了对宽带ASE光源的干涉图数据采集、显示与处理并最终得到光谱图。结果表明,与光栅光谱仪测得的光谱相比,光谱线型趋于一致。

柔性双补偿杆式动镜支撑机构的设计

对红外傅里叶变换光谱仪动镜支撑机构的核心部分—柔性铰链机构进行了研究。以柔性单补偿杆式机构为基体,设计出一种柔性双补偿杆式机构。利用有限元分析软件Patran和Nastran对其进行了模拟计算,并和目前国内最好的柔性单补偿杆式机构进行比较。然后,根据模拟计算得出的结构参数加工出简易实物,并对实物进行了实验测试及误差分析。结果表明,在模拟计算中,柔性双补偿杆式机构使动镜的垂直耦合位移缩小为柔性单补偿杆式机构的6.8%;误差分析认为柔节的长度公差是引起动镜垂直耦合位移的一个重要因素。因此,若要提高动镜支撑机构的精度,加工时必须严格控制与柔节相关的尺寸公差。

FTIR光谱仪数据采集系统设计与实现

针对大气监测需要,研制了傅立叶变换红外光谱仪,介绍了数据采集系统的设计实现,在HeNe激光反馈控制系统和高精度数据采集卡的基础上实现了干涉信号等光程差间距采样,编制了数据采集与处理软件。实验结果表明,系统光谱分辨率可达到1 cm-1,满足大气多组分监测的需要。

FTS-20E富里叶红外光谱仪数据系统改造

报道了ＦＴＳ－２０Ｅ富里叶红外光谱仪数据系统改造的工作，采用ＩＢＭ４８６计算机及新的数据接口取代了陈旧的ＮＯＶＡ４数据系统。文章详细描述了其硬件设计和软件编辑。改造不仅更新了ＦＴＳ－２０Ｅ富里叶红外光谱仪，而且还使其达到９０年代的水平。

基于LabWindows/CVI的傅里叶变换光谱测量的数据采集系统

介绍一种基于LabWindows/CVI的光谱测量数据采集系统,利用LabWindows/CVI的编程优势,提高了编程效率与光谱仪数据分析的处理能力。给出了傅里叶变换光谱测量方法的设计原理、硬件系统构成以及LabWindows/CVI软件数据采集系统,包括实现干涉图数据采集、实时显示、数据分析处理和光谱分辨率的精确计算等功能。实验结果证明该系统满足设计需求。

傅里叶变换红外光谱仪量化误差仿真分析

分析了数模转换器的量化误差对傅里叶变换红外光谱精度的影响。采用积分转离散求和的方法对干涉图进行建模仿真分析。将干涉图信号经过8位、12位、16位以及20位数模转换器转换之后进行快速傅里叶变换,最后解谱光谱数据。同时,也定量比较了不同位数的数模转换器的光谱图相较于原始光谱图的偏离程度,以及在吸收峰位置分析量化误差对光谱图偏移的影响。结果表明,20位数模转换器的平均偏离误差为1.884 97,且该模型可作为由量化误差引起相关误差的修正算法的理论依据。

两种红外干涉图采集及光谱复原方法的对比研究

目前,傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪主要的数据采样方法有He-Ne激光触发方法和Brault方法。Brault方法使用硬件计数器而且采集到的数据有延时,会增加数据处理的时间,因此讨论了一种基于Brault方法改进的数据采样与处理方法,该方法采用同步数据采集卡,同时采样两路数据,用近似的相似三角形法得到精确的He-Ne激光过零点信息,然后根据三次样条插值方法重采样干涉信号,实现了软件数据采样与处理。将该方法与He-Ne激光触发方法得到的光谱图进行对比。结果表明,两种方法得到的背景光谱图中H2O和CO2的吸收峰与标准吸收谱带一致,基于Brault方法改进的数据采样与处理方法提高了光谱的信噪比,其激光过零点信息可得到动镜扫描速度的稳定性,而He-Ne激光触发方法的采样与处理时间小于改进的Brault方法。

干涉型计算层析成像光谱仪的图像重建

针对干涉型计算层析成像光谱仪（CTII）提出了一种光谱图像数据立方体的重建方法。干涉型计算层析成像光谱仪是一种将空间调制傅里叶变换成像光谱仪（FTIS）的原理与计算层析成像光谱仪（CTIS）的原理相结合的一种新型成像光谱仪，具有高通量、高光谱分辨力以及高空间分辨力的特点。分析和讨论了干涉型计算层析成像光谱仪的工作原理以及获取图像的特征，介绍了光谱图像数据立方体的重建方法。根据多角度投影数据的特点提出采用卷积反投影计算层析成像图像重建算法，给出了图像重建步骤以及相应的数学表达式。对D65光源照明条件下的396×396像素目标进行了仿真实验，投影角度为0～180°，步长为0．5°，列出了仿真实验部分结果。实验结果验证了干涉型计算层析成像光谱仪及其图像重建算法的可行性。