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基于FPGA静态傅里叶变换干涉系统的实时数据采集
1
作者 刘睿强 王用鑫 《红外技术》 CSCD 北大核心 2011年第8期465-469,共5页
针对静态傅里叶变换光谱仪中干涉条纹采集与处理对速度快的特殊要求,设计了用FPGA实现干涉图采集和光谱复原系统,通过CCD采集静态傅里叶干涉条纹后,将数字灰度值输入到FPGA中,进行傅里叶变换(FFT)、取模、光谱标定等处理后得到入射光的... 针对静态傅里叶变换光谱仪中干涉条纹采集与处理对速度快的特殊要求,设计了用FPGA实现干涉图采集和光谱复原系统,通过CCD采集静态傅里叶干涉条纹后,将数字灰度值输入到FPGA中,进行傅里叶变换(FFT)、取模、光谱标定等处理后得到入射光的光谱信息。光谱获取的算法主要由基2-FFT和光谱标定实现,光谱标定是通过在可探测波长内取两个标准位置来计算中心波长准确位置的。为了获得较好的加窗效果,对多种切趾函数进行了分析,通过仿真数据得到半宽和中心波长位置都相对较好的加窗方式。实验分别对中心波长635 nm,650 nm,780 nm,808 nm,850 nm的半导体激光器进行干涉条纹采集,当激光入射等效楔形静态傅里叶变换干涉具后形成干涉条纹,由CCD采集传给FPGA,本算法复原得到的光谱结果与Avantes公司的AvaSpec-2048型光纤光谱仪测得结果进行比较,误差在±2 nm。 展开更多
关键词 光谱分析 静态干涉条纹 傅里叶变换 FPGA
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静态傅里叶变换干涉具在大视场探测中的应用 被引量：8
2
作者 刘智超 张记龙 +3 位作者 王志斌 李晓 田二明 阎鹤 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2839-2843,共5页
为了同时满足大视场、实时探测的要求,采用静态傅里叶变换干涉具,通过计算在-45°～45°范围内关于入射角度与相干条纹的光程差函数,仿真结果显示,倾斜入射干涉具会造成干涉条纹变密、暗带增宽、探测波长偏移等结果.提出了一种... 为了同时满足大视场、实时探测的要求,采用静态傅里叶变换干涉具,通过计算在-45°～45°范围内关于入射角度与相干条纹的光程差函数,仿真结果显示,倾斜入射干涉具会造成干涉条纹变密、暗带增宽、探测波长偏移等结果.提出了一种采用双干涉具循环运算的激光方向、波长的求解方法.采用折射率为1.46、斜楔角度1°的静态傅里叶变换干涉具做实验.由试验结果可知,每改变1°所对应的波长变化为2nm,应用该方法可以在较大视场范围内求解激光方向及波长信息. 展开更多
关键词 光谱学 静态傅里叶变换干涉具 大视场探测 循环运算 双干涉具
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静态傅里叶变换光谱仪的机理及干涉条纹的校正 被引量：4
3
作者 林凌 任钊 李刚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期2067-2072,共6页
针对高速、瞬时光谱测量要求光谱仪的结构简单、装备方便、实时性强的特点,文章介绍了一种静态傅里叶变换光谱仪,并对其原理进行了推导与剖析。针对其调整中出现的干涉条纹的倾斜校正问题,进行了详细的理论分析和干涉条纹模型的数学推导... 针对高速、瞬时光谱测量要求光谱仪的结构简单、装备方便、实时性强的特点,文章介绍了一种静态傅里叶变换光谱仪,并对其原理进行了推导与剖析。针对其调整中出现的干涉条纹的倾斜校正问题,进行了详细的理论分析和干涉条纹模型的数学推导,得出倾斜镜旋转参数和光学元件最小通光口径之间的数学关系,以及倾斜镜旋转参数和干涉条纹旋转参数之间的数学关系。通过利用Matlab7.0数学工具,对所总结推导的干涉条纹模型进行模拟,对所得的各种参数之间的数学关系进行验证。分析结果表明据此数学关系所求得的β角校正精度达到1.4%,是一种有效可行的校正方法。 展开更多
关键词 静态型 傅里叶变换光谱仪 干涉条纹倾斜校正 干涉条纹模型
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双等效斜楔型静态傅里叶变换干涉具 被引量：3
4
作者 陈爱武 张记龙 +1 位作者 刘智超 张跃国 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期1547-1551,共5页
为了在传统静态傅里叶变换干涉具原有尺寸的条件下提高光谱分辨率,通过双等效斜楔的设计来增加干涉具的有效光程差。在推导分析了传统静态傅里叶变换干涉具和双等效斜楔型静态傅里叶变换干涉具光程差函数的基础上,进一步推导出了切除干... 为了在传统静态傅里叶变换干涉具原有尺寸的条件下提高光谱分辨率,通过双等效斜楔的设计来增加干涉具的有效光程差。在推导分析了传统静态傅里叶变换干涉具和双等效斜楔型静态傅里叶变换干涉具光程差函数的基础上,进一步推导出了切除干涉具边缘畸变干涉条纹长度的计算公式。经仿真计算得知,双等效斜楔型静态傅里叶变换干涉具光程差的理论最大值是同等尺寸传统静态傅里叶变换干涉具的4倍,即相应地其光谱分辨率提高了3倍,并对理论和实际结果存在的差异进行了原因分析。结果表明:双等效斜楔型傅里叶变换干涉具的设计对提高传统静态干涉具的光谱分辨率是十分有效的。 展开更多
关键词 静态傅里叶变换干涉具 双等效斜楔 光谱分辨率 光谱探测
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静态傅里叶变换光谱仪的微阶梯反射镜设计及制作
5
作者 张茗璇 高教波 +4 位作者 孟合民 张芳 孙科峰 范喆 王希骋 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期644-648,共5页
静态傅里叶变换光谱仪的反射镜采取微阶梯反射镜,使光谱仪可在无需空间驱动装置的前提下实现空域上各级次的同时采样。通过理论研究和对测试数据的对比分析,确定使用楔形玻璃条制作微阶梯反射镜。此方法采用常规光学零件加工工艺制作1... 静态傅里叶变换光谱仪的反射镜采取微阶梯反射镜,使光谱仪可在无需空间驱动装置的前提下实现空域上各级次的同时采样。通过理论研究和对测试数据的对比分析,确定使用楔形玻璃条制作微阶梯反射镜。此方法采用常规光学零件加工工艺制作1个楔形玻璃块和10个楔形玻璃条,然后按序选取楔形玻璃条,并逐一光胶在楔形玻璃块的斜面上,且相邻楔形玻璃条的接触面用紫外胶固连;水平方向反复推动相邻后一个楔形玻璃条直到检测仪器测量出相邻楔形玻璃条的阶梯厚度差达到要求为止;用紫外灯固化紫外胶;重复以上步骤制作出所需台阶数目的微阶梯反射镜。和别的制作方法相比,此方法安全性和可行性高,而且具有一致性、台阶厚度可控特点,可制作出台阶高度误差为0.124μm、表面粗糙度为12nm的微阶梯反射镜,达到系统设计要求。 展开更多
关键词 静态傅里叶变换光谱仪 迈克尔逊干涉仪 微阶梯反射镜 楔形玻璃条
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一种提高静态傅里叶干涉仪光谱分辨率的方法
6
作者 赵俊奇 刘智超 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2129-2133,共5页
为了在不改变静态傅里叶变换干涉具尺寸的前提下提高光谱分辨率,设计了正交斜楔型静态傅里叶变换干涉具,采用两个正交的等效斜楔形成连续的光程差变化.通过推导传统干涉具与正交斜楔型干涉具的光程差函数,设计了采用正交斜楔型干涉具增... 为了在不改变静态傅里叶变换干涉具尺寸的前提下提高光谱分辨率,设计了正交斜楔型静态傅里叶变换干涉具,采用两个正交的等效斜楔形成连续的光程差变化.通过推导传统干涉具与正交斜楔型干涉具的光程差函数,设计了采用正交斜楔型干涉具增加有效探测长度,从而提高光谱分辨率的方法.经仿真计算,正交斜楔型干涉具的最大光程差为0.323 4 mm,比传统干涉具的0.080 8 mm大4倍左右,即光谱分辨率提高了4倍.实验证明,由于正交斜楔的探测原理使干涉具边缘的干涉条纹产生畸变,故要对干涉条纹进行边缘切除及滤波,给出了切除大小的计算公式.采用WQF520型光谱仪进行对比实验,检测800 nm的激光,该干涉具误差小于1 nm.该方法可有效地提高静态傅里叶变换干涉具的光谱分辨率. 展开更多
关键词 光谱探测 静态傅里叶变换干涉具 正交斜楔 光谱分辨率
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基于多特征波长光谱分析的天然气泄漏遥测系统 被引量：3
7
作者 李静 鲁旭涛 杨泽辉 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1249-1252,共4页
为快速地、大范围地对天然气管道进行泄漏监测,设计了基于静态傅里叶变换干涉系统的甲烷气体浓度遥测系统。采用对准甲烷分子吸收峰的红外光源照射被测区域,再由聚光准直系统和干涉模块完成干涉条纹的获取。最后,通过多特征波长光谱分... 为快速地、大范围地对天然气管道进行泄漏监测,设计了基于静态傅里叶变换干涉系统的甲烷气体浓度遥测系统。采用对准甲烷分子吸收峰的红外光源照射被测区域,再由聚光准直系统和干涉模块完成干涉条纹的获取。最后,通过多特征波长光谱分析算法计算被测区域的浓度程长积,进而反演相应的甲烷浓度。通过HITRAN光谱数据库选择了1.65μm的主特征吸收峰,从而光源使用1.65μm的DFB激光器。为了在不增加系统硬件结构的基础上提高检测精度及稳定性,引入辅助波长求解吸光度比值,进而通过多特征波长比例运算的方法获得被测气体的浓度程长积。实验针对泄漏速度恒定的标准甲烷液化气罐检测,采用PN1000型便携式甲烷检测仪的检测数据作为标准数据与本系统的测试数据进行对比,测试距离分别为100,200和500m。实验结果显示,甲烷浓度检测值在泄漏一段时间稳定后,系统检测值也基本保持稳定。对100m的检测距离而言,浓度程长积的检测误差小于1.0%。随着测试距离的增大,检测误差也相应的增大,距离500m的检测误差小于4.5%。总之,在气体泄露稳定后系统检测误差均小于5.0%,满足野外天然气泄漏遥测要求,该方法采用差分思想,在求解吸光度比率的过程中将误差消除,降低了外界干扰造成的误差,从而提高系统的检测精度及稳定性。 展开更多
关键词 遥测 天然气泄漏 静态傅里叶变换干涉系统 浓度程长积
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水平平板上静态液滴的光学效应研究
8
作者 祁建霞 苗润才 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2099-2103,共5页
对液滴表面的光学衍射效应进行实验研究.当用一准直、扩束的激光束自下而上,垂直照射水平放置的平板上的静态液滴表面时,得到了清晰、稳定的衍射图样.衍射图样的强度分布随着入射光束半径的变化而变化.当激光束半径改变到某一特定大小时... 对液滴表面的光学衍射效应进行实验研究.当用一准直、扩束的激光束自下而上,垂直照射水平放置的平板上的静态液滴表面时,得到了清晰、稳定的衍射图样.衍射图样的强度分布随着入射光束半径的变化而变化.当激光束半径改变到某一特定大小时,衍射图样中心条纹消失.通过对衍射条纹的分布与液体表面形态的理论分析,并根据物理光学原理,得到了条纹强度分布与激光束半径和入射面液面最大高度之间比值是相关的.基于这一发现,提出了一种液滴表面研究的非接触、有效实验方法. 展开更多
关键词 光学效应 静态液滴 傅里叶变换
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时空调制型干涉成像光谱仪的强光干扰效应仿真研究
9
作者 孟凡欣 邢中阳 +1 位作者 许中杰 程湘爱 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期134-142,共9页
干涉成像光谱技术是利用光的干涉原理获取目标光谱信息的一种成像技术。为研究其在强光下的干扰效果和机理,以大孔径静态成像光谱仪为典型对象,开展了相关仿真实验研究。以实际地物的图像和光谱信息为对象,仿真生成了原始干涉成像图案,... 干涉成像光谱技术是利用光的干涉原理获取目标光谱信息的一种成像技术。为研究其在强光下的干扰效果和机理,以大孔径静态成像光谱仪为典型对象,开展了相关仿真实验研究。以实际地物的图像和光谱信息为对象,仿真生成了原始干涉成像图案,并模拟830 nm单波长激光和超连续谱激光两种干扰源,分别研究不同辐照强度下的典型干扰效果,分析时假设光谱角大于30°时原始光谱信息丢失。基于本文的仿真模型,得到的相关结果表明,在830 nm的单波长激光干扰情况下,当干扰与目标成像峰值之比大于0.2∶1时原始光谱信息无法正确复原(光谱角大于30°),但模拟加入830 nm滤光片后,干扰效果被有效滤除。在超连续谱激光干扰情况下,不考虑饱和阈值时光谱角数值最终稳定在21°;考虑探测器饱和阈值为目标成像强度峰值3倍时,干扰与目标成像峰值之比大于2.1∶1时,原始光谱信息便无法分辨。该研究可能为同类型光谱仪的激光辐照效应和损伤机理的后续研究,以及光谱成像系统的激光防护和性能优化提供参考。 展开更多
关键词 光谱成像技术 大孔径静态干涉成像 光谱复原 激光干扰 傅里叶变换光谱学
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基于憎水迁移性测试的复合绝缘子老化特性 被引量：36
10
作者 贾志东 杨朝翔 +3 位作者 王希林 王梓杨 关志成 于昕哲 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1907-1914,共8页
憎水迁移性作为复合绝缘子状态评价和老化程度判断的关键参数,有着重要的研究意义。为此,以在我国南方地区运行多年的直流复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角法进行了系统的憎水迁移性测试,同时应用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子... 憎水迁移性作为复合绝缘子状态评价和老化程度判断的关键参数,有着重要的研究意义。为此,以在我国南方地区运行多年的直流复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角法进行了系统的憎水迁移性测试,同时应用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析深入探究了硅橡胶材料的微观结构变化。研究结果表明:绝缘子伞裙上表面的边沿憎水迁移性最差,根部憎水迁移性最好,绝缘子不同方位的憎水迁移性也有所差异;老化最为严重的边沿褪色位置有机官能团含量大幅下降,Si元素和C元素减少、Al元素增加,并且检测出硅橡胶体系交联度的明显上升。上述憎水迁移性以及微观分析的研究结果可为直流复合绝缘子老化机制和老化程度评估提供依据。 展开更多
关键词 直流复合绝缘子 硅橡胶 老化 憎水迁移性 静态接触角 傅里叶变换红外光谱 X射线光电子能谱
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