傅里葉變換光譜儀及應(yīng)用ppt課件

1、傅里葉變換光譜儀及其在激光雷達(dá)中的應(yīng)用分析報(bào) 告 人 ：*小組成員：*:主要內(nèi)容主要內(nèi)容 光譜儀簡(jiǎn)譜儀簡(jiǎn)介 傅里葉光譜儀譜儀的工作原理 傅里葉光譜儀譜儀的應(yīng)應(yīng)用 傅里葉光譜儀譜儀的特點(diǎn) 傅里葉光譜儀譜儀的發(fā)發(fā)展趨勢(shì)趨勢(shì):光譜儀光譜儀第一代：棱鏡棱鏡色散型光譜儀譜儀分辨率低，對(duì)溫度、濕度敏感，對(duì)環(huán)境要求苛刻。分辨率低，對(duì)溫度、濕度敏感，對(duì)環(huán)境要求苛刻。第二代：光柵柵色散型光譜儀譜儀采用先進(jìn)的光柵刻制和復(fù)制技術(shù)，提高了儀器的采用先進(jìn)的光柵刻制和復(fù)制技術(shù)，提高了儀器的分辨率，拓寬了測(cè)量波段，降低了環(huán)境要求。分辨率，拓寬了測(cè)量波段，降低了環(huán)境要求。具有寬的測(cè)量范圍、高測(cè)量精度、高分辨率以及具有寬的測(cè)量

2、范圍、高測(cè)量精度、高分辨率以及快的測(cè)量速度。快的測(cè)量速度。第三代：傅立葉變換變換光譜儀譜儀:棱鏡光譜儀棱鏡光譜儀光柵光譜儀光柵光譜儀色散型光譜儀色散型光譜儀: 用邁克爾遜雙光束用邁克爾遜雙光束干涉儀記錄下干涉圖；干涉儀記錄下干涉圖；再借助于傅里葉余弦變?cè)俳柚诟道锶~余弦變換獲得光源的輻射功率換獲得光源的輻射功率譜分布的方法，稱為傅譜分布的方法，稱為傅里葉變換光譜學(xué)。相應(yīng)里葉變換光譜學(xué)。相應(yīng)的儀器稱為傅里葉變換的儀器稱為傅里葉變換光譜儀。光譜儀。傅里葉變換光譜儀裝置圖傅里葉變換光譜儀裝置圖傅里葉變換光譜儀傅里葉變換光譜儀:傅里葉光譜儀的工作原理傅里葉光譜儀的工作原理當(dāng)光源為單色光時(shí)探測(cè)器接收到的

3、光強(qiáng)為當(dāng)光源為單色光時(shí)探測(cè)器接收到的光強(qiáng)為: : 2cos1cos100III22x2相位差：相位差：光程差：光程差：當(dāng)光源為復(fù)色光時(shí)，設(shè)其亮度當(dāng)光源為復(fù)色光時(shí)，設(shè)其亮度為為 B探測(cè)器接收到的光強(qiáng)為探測(cè)器接收到的光強(qiáng)為: : dBIdBI002cos2cos1: 可以看出探測(cè)器接收到的光強(qiáng)是光源的傅可以看出探測(cè)器接收到的光強(qiáng)是光源的傅里葉積分。里葉積分。記錄下干涉圖記錄下干涉圖 I并作傅里葉余弦變換并作傅里葉余弦變換就可得到任何波數(shù)處的光強(qiáng)。就可得到任何波數(shù)處的光強(qiáng)。 dIB2cos dBII02cos:a.被測(cè)測(cè)光為單為單色光光源b.被測(cè)測(cè)光為為波數(shù)數(shù)不同的兩種單兩種單色光:傅里葉光譜儀系統(tǒng)

4、圖傅里葉光譜儀系統(tǒng)圖:傅里葉光譜儀的分類傅里葉光譜儀的分類時(shí)間調(diào)時(shí)間調(diào)制型空間調(diào)間調(diào)制型（三角共路型，雙雙折射型）:關(guān)鍵技術(shù)及指標(biāo)關(guān)鍵技術(shù)及指標(biāo)1.1.光譜分辨率光譜分辨率 系統(tǒng)剛好能夠分辨的兩條譜線的波數(shù)系統(tǒng)剛好能夠分辨的兩條譜線的波數(shù)差差,就是儀器的光譜分辨率就是儀器的光譜分辨率L1 上式表明，在傅里葉光譜儀中，其分辨上式表明，在傅里葉光譜儀中，其分辨率系統(tǒng)能夠產(chǎn)生的最大光程差的倒數(shù)。率系統(tǒng)能夠產(chǎn)生的最大光程差的倒數(shù)。數(shù)數(shù)據(jù)處處理流程圖圖2.2.切趾切趾 dIB2cos0被測(cè)光的光譜圖是探測(cè)的光強(qiáng)的傅里葉變換被測(cè)光的光譜圖是探測(cè)的光強(qiáng)的傅里葉變換: 理論上，傅里葉變換的積分限為無(wú)窮大。但實(shí)

5、際儀器中光程差總是有限的。這就造成輸出光譜有較大的旁瓣起伏。b.單單色光變換變換光譜譜a.單單色光干涉圖圖解決方法切趾就是將主峰兩側(cè)的腳趾切除掉。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，就要切趾就是將主峰兩側(cè)的腳趾切除掉。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，就要用一個(gè)切趾函數(shù)截取干涉圖。用一個(gè)切趾函數(shù)截取干涉圖。:a.單單色光干涉圖圖三角函數(shù)數(shù)切趾示意圖圖b. 切趾后光譜圖譜圖（ sinc2函數(shù)數(shù)）-LL常用窗函數(shù)：常用窗函數(shù)： HammingHamming窗窗HanningHanning窗窗Rife-VincentRife-Vincent窗窗BlackmanBlackman窗窗:傅里葉變換變換光譜儀譜儀在激光雷達(dá)達(dá)中的應(yīng)應(yīng)用分析:定鏡

6、動(dòng)態(tài)鏡動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直拉曼光譜儀譜儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖:b.仿造雞雞血石的拉曼光譜譜a.天然雞雞血石的拉曼光譜譜:海洛因的拉曼譜圖譜圖罌罌粟堿堿的拉曼譜圖譜圖奶粉的拉曼譜圖譜圖洗衣粉的拉曼譜圖譜圖:血液在He-Ne 激光誘導(dǎo)誘導(dǎo)下的熒熒光光譜譜:傅里葉光譜儀的特點(diǎn)傅里葉光譜儀的特點(diǎn)1.1.高分辨率，高分辨率，2.2.高信噪比，高信噪比，3.3.多通道，多通道，4.4.寬的光譜范圍。寬的光譜范圍。1.1.體積龐大，體積龐大，2.2.價(jià)格昂貴，價(jià)格昂貴，3.3.機(jī)械精度機(jī)械精度高，高，4.4.需要掃描時(shí)間，實(shí)時(shí)性不好。需要掃描時(shí)間，實(shí)時(shí)性不好。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺陷缺陷:發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)- - 微型化微型化 為了克服傅里葉光譜儀體積大成本高的缺陷，很多人都致力于傅里葉光譜儀微小型化的研究。 微型光譜儀與普通的光譜儀相比具有很微型光譜儀與普通的光譜儀相比具有很大的優(yōu)點(diǎn)，它除了具有微小型、低成本、易大的優(yōu)點(diǎn)，它除了具有微小型、低成