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光谱学与光谱分析 2015年第5期35卷 1409-1413页

作者：宝剑光刘正坤陈火耀林继平付绍军中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

解调飞机上变栅距光栅位移传感器的微型光谱仪在受到严重的高低温冲击后会出现温度漂移。针对航空领域中变栅距光栅位移传感器的解调系统研制了一种具有实时温度补偿功能的微型光纤光谱仪。为了实现实时温度补偿,分析了温度变化对微型... 详细信息

解调飞机上变栅距光栅位移传感器的微型光谱仪在受到严重的高低温冲击后会出现温度漂移。针对航空领域中变栅距光栅位移传感器的解调系统研制了一种具有实时温度补偿功能的微型光纤光谱仪。为了实现实时温度补偿,分析了温度变化对微型光谱仪的影响,并对传统的交叉式Czerny-Turner光路进行了优化,用ZEMAX软件模拟得到:在相同的受热产生的变形条件下,优化的C-T光路光谱漂移量相比优化前的更小且整体漂移线性度更好。在此基础上提出了一种引入参考光来实现实时温度补偿的方法,并最终基于改进的C-T光路制作了一个体积为80mm×70mm×70mm、工作波段在500~1 000nm、积分时间为8ms^1 000ms、光学分辨率约为2nm的微型光纤光谱仪,用实验验证了优化的C-T光路的光谱温度漂移情况及温度补偿方案的可行性。实验结果表明在近60℃范围内的温度冲击下,研制的微型光谱仪能够达到波长标准误差小于0.1nm,波长最大误差小于传感器系统所要求的0.3nm,满足初始的设计要求。该微型光谱仪的创新之处在于采用了优化的交叉式C-T光路作为色散系统且基于引入参考光的方法实现了实时温度补偿功能。

关键词：微型光纤光谱仪温度补偿交叉Czerny-Turner光路光谱整体漂移

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用于变栅距光栅位移传感器的微型光谱仪

用于变栅距光栅位移传感器的微型光谱仪

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作者：宝剑光中国科学技术大学

学位级别：硕士

近年来对于航空领域,在光学传感飞行控制系统替代电学传感飞行控制系统成为必然趋势的背景下,需要大量高性能微型光谱仪完成各类光学传感器的解调工作。虽然变栅距光栅位移传感器本身有着很好的性能和不错的抗温度冲击能力,但是现有的... 详细信息

近年来对于航空领域,在光学传感飞行控制系统替代电学传感飞行控制系统成为必然趋势的背景下,需要大量高性能微型光谱仪完成各类光学传感器的解调工作。虽然变栅距光栅位移传感器本身有着很好的性能和不错的抗温度冲击能力,但是现有的微型光谱仪无法满足传感器系统所提出的在-55℃至+70℃的高低温冲击下输出波长误差不大于0.3nnm的要求(小于传感器工作带宽300nnm的1‰)。本文针对航空领域中变栅距光栅位移传感器的解调系统研制了一种具有实时温度补偿功能的微型光谱仪。为了实现实时温度补偿,我们对原有的交叉式C-T光路进行优化,用实验验证了优化的C-T光路光谱温度漂移情况及温度补偿方案的可行性。实验结果表明,所研制微型光谱仪在温度冲击下,能够实现光谱整体漂移,且采用本课题所提出的温度补偿方案后输出波长误差小于传感器系统提出的要求。最后在实验室搭建了相应的传感器系统,测试了所研制微型光谱仪的解调性能,测试结果令人满意,能够满足变栅距光栅位移传感器的要求。

关键词：微型光谱仪温度补偿交叉Czerny-Turner光路优化设计光谱整体漂移变栅距光栅位移传感器

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