光栅光谱仪光谱响应误差校正-论文.pdf

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1、第7卷第3期中国光学Vol_7No．32014年6月ChineseOpticsJun．2014文章编号2095—1531(2014)03-0483-08光栅光谱仪光谱响应误差校正施建华，伏思华，谢文科(国防科学技术大学光电科学-9工程学院，湖南长沙410073)摘要：针对由器件光谱特性引起的光栅光谱仪测量误差问题，提出了一种误差校正方法，并对该技术中的理论模型、数值提取算法和精度、误差校正精度进行了研究。首先，在深入剖析光栅光谱仪工作原理的基础上，建立了光谱误差校正的理论模型；其次，在研究光栅、探测器、反射镜等核心器件光谱特性曲线典型特征的基础上，提出了器件光谱

2、响应参数提取算法，并对该算法的精度进行了实验研究；最后利用本文所建立的理论模型和数值提取算法对光栅光谱仪测得的溴钨灯光谱进行了校正，并将校正后的结果与溴钨灯标准谱线进行了比较。实验结果表明，本文所提出的数值提取算法的平均误差为0．39％，校正后的光谱曲线与溴钨灯标准光谱曲线一致，说明本文所提出的校正技术能够有效消除器件光谱特性引入的误差。关键词：光栅光谱仪；光谱特性；误差校正；数值提取中图分类号：TH744．1；0436．1；TH691．9文献标识码：Adoi：10．3788／C0．20140703．0483Errorcorrectionofspectralre

3、sponsecharacteristicofgratingspectrometerSHIJian-hua，FUSi-hua，XIEWen—ke(Collegeof@to—electric，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Correspondingauthor．E—mail：gexin7651@sina．comAbstract：Aimingatthebigmeasuringerrorfromgratingspectrometercausedbythedevicesspectral

4、charac-terics，anerrorcorrectionmethodisbroughtforwardandvalidated．Firstly，thegratingspectrometerSprinci-pleisanalyzeddeeplyandthetheoreticalmodeloferrorcorectionisbuilt．Then，thespectralcharacteristicsofkeydevices，suchasgrating，detector，miroretc．，arestudiedandthealgorithmofnumericalex

5、tractionisbroughtforwardtoacquirethevalueofeachpointonthespectralcurve．Finally，thetheoreticalmodelandthemethodofnumericalalgorithmareusedtocorectthebromine—tungstenlampSspectrumwhichisobtainedbythegratingspectrometer．Theresultoftheexperimentshowsthatthemeanerorofthenumericalextractio

6、nal·gorithmisonly0．39％，andthecorectedspectrumisveryclosetothestandardspectrum，whichcedifiesthatthecorectionmethodbroughtforwardinthispapercaneliminatetheerorsbroughtbythedevicesspectralcharacteristics．Keywords：gratingspectrometer；spectralcharacteristic；erorcorrection；numericalextract

7、ion收稿日期：2013-12—10；修订日期：2014-02—15基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．40901215，No．61008037)484中国光学第7卷1引言光栅光谱仪在现代工业、农业和空问遥感等方面有着重要的应用¨，它的改进乃至革新一直深受国内外学者的关注。目前，光栅光谱仪的研究主要集中在高分辨率。j、光谱波长的高精度标定。，，’和小型化上。由于光栅光谱仪图1光栅光谱仪结构示意图绝大部分核心器件的核心参数(如探测器的光电Fig．1Schematicillustrationofthegratingspectrometer灵敏度、光栅衍射效率、

8、镜片的反射率等)是光波长