發(fā)布日期：2024-07-10 14:49:19 波長(cháng)精度和重復性是光譜儀重要的質(zhì)量指標之一，兩者對儀器的正確使用乃至實(shí)驗結果有著(zhù)很大影響；另外，由于溫濕度、氣壓、磕碰等外界因素及儀器本身隨著(zhù)使用年限的增加，光纖發(fā)射角、光柵的衍射能力和檢測器的探測效率等內部因素的變化，會(huì )對光譜儀傳感器的響應產(chǎn)生影響，因此，光譜儀需要定期定標才能獲得更準確的數據。
定義：光譜定標就是明確成像光譜儀每個(gè)通道的光譜響應函數，即明確探測儀每個(gè)像元對不一樣波長(cháng)光的響應，從而獲得通道的中心波長(cháng)及其通光譜帶的寬度。
在實(shí)際微型光纖光譜儀中，光波波長(cháng)是由CMOS像素所反映的，因此在實(shí)際測量中由于環(huán)境和時(shí)間的影響會(huì )引起光波波長(cháng)與像素之間的變化，光譜儀中各CMOS像素所對應的實(shí)際光波波長(cháng)必須準確確定，否則測量的準確度就會(huì )降低。
如下圖1所示，大家普遍使用的交叉式光纖光譜儀采用CMOS芯片收集光譜數據，為了得到準確的測量結果，光譜儀在使用前必須進(jìn)行嚴格的標定，確定CMOS像素和光波波長(cháng)的對應關(guān)系。
圖1 普遍使用的交叉式結構的光纖光譜儀
常用的光譜儀波長(cháng)標定是采用特征光譜在CMOS對應的像素點(diǎn)上找到相應的位置，對于SR50C來(lái)說(shuō)，探測用2048單元的線(xiàn)陣CMOS，測量光譜為200~1000nm，每個(gè)CMOS對應約0.4nm，光柵方程可以寫(xiě)成
其中，m為衍射級次，d為光柵常量，i為入射角（可以認為是定值），θ為衍射角，在小角度下可以認為（sinθ~θ~x），可知波長(cháng)與衍射級次近似成線(xiàn)性關(guān)系，綜合考慮大衍射角度等各種問(wèn)題，我們可以采用最小二乘法三階多項式進(jìn)行擬合，從而得到最小的偏差平方和。
式中a0，a1，a2，a3為擬合系數，x1，x2，…，x6為實(shí)測像素數，y1，y2，…，y6 為擬合后的波長(cháng)。利用Matlab軟件進(jìn)行編程求解得到y=a0+a1x1+a2x2+a3x3中的擬合系數。采用汞-氬校準光源進(jìn)行標定。
以鑒知技術(shù)研發(fā)的微型光纖光譜儀SR50C為例，該光譜儀的汞氬燈光譜如圖2所示
圖2 SR50C的汞氬燈光譜
根據光纖光譜儀SR50C的波長(cháng)標定結果來(lái)看，可以看出該產(chǎn)品的光譜范圍廣，支持200-1000nm范圍內的光譜定制，可以實(shí)現紫外、可見(jiàn)光、近紅外波段的高分辨率光譜檢測。
