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一種混合輸入的單色儀的制作方法

文檔序號:12356823閱讀:577來源:國知局

本發(fā)明涉及單色儀裝置,屬于光譜儀器技術(shù)領(lǐng)域



背景技術(shù):

單色儀是一種分光儀器,它通過色散元件的分光作用,把一束復(fù)色光分解成它的單色組成,能輸出一系列獨(dú)立的、光譜區(qū)間足夠窄的單色光。在光譜學(xué)、光度學(xué)等學(xué)科中,不同波長的單色光被用于研究光與物質(zhì)的相互作用,在透射吸收光譜等測試中單色光是重要的輸入信號或激勵(lì)信號。在科研、生產(chǎn)、質(zhì)控等環(huán)節(jié),單色儀是一種重要儀器被單獨(dú)使用或者構(gòu)成其他光譜儀器的重要部件,如測量介質(zhì)的光譜透射率曲線、光電探測器的光譜響應(yīng)等,應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn),單色儀可以分為很多種。一般根據(jù)采用色散元件的不同,將單色儀分為光柵單色儀和棱鏡單色儀兩大類。光柵單色儀通過光柵的衍射將光源發(fā)出的復(fù)合光轉(zhuǎn)為出射狹縫出來的單色光。棱鏡單色儀通過棱鏡的色散將光源發(fā)出的復(fù)合光轉(zhuǎn)為出射狹縫出來的單色光。單色儀的基本特性是其單色性和出射單色光的強(qiáng)度。一般總是希望出射的單色光的光譜寬度盡量窄(即單色性盡量好)和單色光的強(qiáng)度盡量高。除了光學(xué)系統(tǒng)的縫寬、衍射、像差、色散等因素之外,光源發(fā)出的光的強(qiáng)度和光譜分布特性是決定出射單色光的強(qiáng)度的重要因素。

目前常見的單色儀的光源主要為用氘燈、鎢燈、鎢鹵燈等,這些光源在其輸出光譜范圍內(nèi)各波長上的光強(qiáng)并不均勻。而且單色儀中色散元件的出射光強(qiáng)隨入射角和入射波長變化而顯著的改變。例如光柵衍射類單色儀由于衍射角不同,輸出到單色儀出光狹縫出的中心波長光強(qiáng)在單色儀出光光譜范圍內(nèi)并不平均。棱鏡散射類單色儀由于散射角不同,輸出到單色儀出光狹縫出的中心波長光強(qiáng)在單色儀出光光譜范圍內(nèi)并不均勻。所以,由于各波長上光源光強(qiáng)的不均勻和色散元件引起的出射光強(qiáng)不均勻,導(dǎo)致了目前的單色儀在單色儀出光光譜范圍內(nèi)的出射單色光的強(qiáng)度波動(dòng)很大。出射單色光的光強(qiáng)不均勻?qū)е聠紊珒x在光譜學(xué)、光度學(xué)等學(xué)科的測量中,不同波段單色儀輸出信號波動(dòng)大,甚至出現(xiàn)較大的測試誤差。

因此,提供一種出光光譜范圍內(nèi)的出射單色光的強(qiáng)度比較均勻的單色儀,能夠提高單色儀的性能,具有一定的實(shí)用價(jià)值。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種在出射光譜范圍內(nèi)的出射單色光的強(qiáng)度更加均勻的單色儀。

本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種在出射光譜范圍內(nèi)的出射單色光的強(qiáng)度更加均勻的單色儀,包括恒定光源、LED調(diào)節(jié)光源、分光系統(tǒng)和接收系統(tǒng),以及連接以上功能部件的主控系統(tǒng)。

采用恒定光源、LED調(diào)節(jié)光源的混合輸入,實(shí)現(xiàn)在出射光譜范圍內(nèi)的出射單色光的強(qiáng)度更加均勻。

實(shí)現(xiàn)出射單色光的強(qiáng)度更加均勻,具體包括以下步驟:

步驟1:在調(diào)教狀態(tài),將恒定光源打開,將LED調(diào)節(jié)光源關(guān)閉。恒定光源所輸出的光經(jīng)過分光系統(tǒng)、接受系統(tǒng)形成單色儀最終的出射單色光。在出光波長范圍內(nèi)對僅恒定光源出光情況下單色儀最終的出射單色光的強(qiáng)度逐一標(biāo)定。

步驟2:計(jì)算僅恒定光源出光情況下單色儀最終的出射單色光在出光波長范圍內(nèi)的強(qiáng)度的不均勻性。針對出射單色光在出光波長范圍內(nèi)的強(qiáng)度的不均勻性,由主控系統(tǒng)調(diào)節(jié)LED燈調(diào)節(jié)光源在出光波長范圍內(nèi)各波長上的發(fā)光強(qiáng)度,以抵消恒定光源、分光系統(tǒng)和接受系統(tǒng)引起的出光波長范圍內(nèi)出射光強(qiáng)的不均勻,最終實(shí)現(xiàn)單色儀系統(tǒng)最終的出射光在整個(gè)出光波長范圍內(nèi)光強(qiáng)較為均勻。

步驟3:在正常使用狀態(tài),本發(fā)明的單色儀恒定光源、LED調(diào)節(jié)光源同時(shí)打開。最終單色儀出射光在整個(gè)出光波長范圍內(nèi)光強(qiáng)較為均勻。在出光光譜范圍內(nèi)的各波長上,恒定光源輸出的光占總額定光強(qiáng)的1%~99.9%。LED調(diào)節(jié)光源輸出的光占總額定輻照度的0.1%~99.9%。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:消除了恒定光源在其輸出光譜范圍內(nèi)各波長上的光強(qiáng)并不均勻引起的單色儀出射光在整個(gè)出光波長范圍內(nèi)光強(qiáng)不均勻的不足;消除了分光系統(tǒng)和接受系統(tǒng)引起的單色儀出射光在整個(gè)出光波長范圍內(nèi)光強(qiáng)不均勻的不足;具有在恒定光源老化(即光源發(fā)出的光的幅照度下降、光譜偏移)的情況,通過自動(dòng)調(diào)節(jié)LED燈輔助光源使得單色儀出射光在整個(gè)出光波長范圍內(nèi)光強(qiáng)較為均勻的優(yōu)點(diǎn),保持了測量精度的穩(wěn)定;LED光源壽命長,可控性好,通過調(diào)節(jié)LED達(dá)到額定輸出光,避免了經(jīng)常更換恒定光源帶來的較高費(fèi)用;

附圖說明:

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖框。

具體實(shí)施方式:下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明

本發(fā)明的單色儀,包括包括恒定光源、LED調(diào)節(jié)光源、分光系統(tǒng)和接收系統(tǒng),以及連接以上功能部件的主控系統(tǒng)。

在本實(shí)例中,恒定光源采用500瓦溴鎢燈作為單色儀的主光源。

在本實(shí)例中,調(diào)節(jié)光源包括LED燈4組,其中亮度1100流明的白光LED燈10個(gè),組成1組;亮度300流明的紅光LED燈10個(gè),組成1組;亮度300流明的綠光LED燈10個(gè),組成1組;亮度300流明的藍(lán)光LED燈10個(gè)。四組LED燈通過電源與主控系統(tǒng)相連。

在本實(shí)例中,主控系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)。

本實(shí)例中,本發(fā)明的單色儀的工作流程為:

步驟1:在調(diào)教狀態(tài),將500瓦溴鎢燈恒定光源打開,將LED調(diào)節(jié)光源關(guān)閉。500瓦溴鎢燈所輸出的光經(jīng)過分光系統(tǒng)、接受系統(tǒng)形成單色儀最終的出射單色光。在出光波長范圍內(nèi)對僅500瓦溴鎢燈出光情況下單色儀最終的出射單色光的強(qiáng)度逐一標(biāo)定。

步驟2:針對標(biāo)定得到的500瓦溴鎢燈出光情況下單色儀出射單色光在出光波長范圍內(nèi)的強(qiáng)度的不均勻性,并根據(jù)藍(lán)光LED燈組、白光LED燈組、紅光LED燈組、綠光LED燈組在出光波長范圍內(nèi)的發(fā)光能力,由計(jì)算機(jī)使用程序計(jì)算抵消500瓦溴鎢燈、分光系統(tǒng)和接受系統(tǒng)引起的出光波長范圍內(nèi)出射光強(qiáng)不均勻的藍(lán)光LED燈組、白光LED燈組、紅光LED燈組、綠光LED燈組在出光波長范圍內(nèi)各波長上的最優(yōu)發(fā)光強(qiáng)度,以最終實(shí)現(xiàn)在500瓦溴鎢燈恒定光源、LED燈調(diào)節(jié)光源混合輸入的情況下,單色儀系統(tǒng)最終的出射光在整個(gè)出光波長范圍內(nèi)光強(qiáng)均勻。

步驟3:在正常使用狀態(tài),本發(fā)明的單色儀500瓦溴鎢燈打開,LED燈調(diào)節(jié)光源打開且按照主控系統(tǒng)計(jì)算的在出光波長范圍內(nèi)各波長上的最優(yōu)發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光。通過對LED驅(qū)動(dòng)電源的脈寬調(diào)制來實(shí)現(xiàn)對LED輸出光的精確輸出。最終單色儀出射光在整個(gè)出光波長范圍內(nèi)光強(qiáng)較為均勻。

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