PDF《测试技术卷》

盆1.

三三测试技术卷丁FastTechnology Op t i c a l S p e c t r u m An a l y z e r 张志辉 中国电子科技集 团公司第

4 1 研究所, 蚌埠233006ZhangZhi-Hui(The41stInstituteofCE T C, B e n g b u

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0 6 , C h i n a ) ? 门.?摘要:本文介绍 了光谱分析仪波长准确度校准 的一种新方法,详细阐述 了其原理及具体 实现 . 关键词 :光栅;

编码器;

波长准确度;

逐次逼近法 中图分类号:T H

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4 .

1 文献标识码 :A 文章编号 :1

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0 2 Ab s t r a c t : N e w me t h o d o f wa v e l e n g t h a c c u r a c y c a l i b r a t i o n i n Op t i c a l S p e c t r u m An a l y z e r i s i n t r o d u c e d , i t s p r i n c i p l e a n d i mp l e me n t a t i o n a r e d e s c r i b e d . 陇. 梦wo r d s : Gr a t i n g ;

e n c o d e r ;

w a v e l e n g t h a c c u r a c y ;

s u c c e s s i v e d e r i v a t i v e CL C n u mb e r : T H

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4 .

1 Do c u me n t c o d e : A Ar t i c l e I D:

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0 2 一 引言 光谱分析仪是通过光栅和激光旋 转编码 器 实现波 长 的精 确 定位 , 由于 制作工 艺的问题 , 同一批 光栅 的光 栅 常数都存在一定的误差,光栅与激光 旋转 编码器 安 装在 一起 时的相对 位置 也不尽 相同,必 须针对 每 台光谱 进行波长准确度 校准.常 规 的方法 是通 过 波长 一位置 曲线 图来校 准,随着 光谱分析仪 的扫描 范 围和 波 长准确 度指 标 的提高,这种校准方法的工作量越来 越大, 同时也 不 可能有这 么 多标 准光 源来满足校准要求,必须采用新的波 长准确 校准方法 . m― 衍射级次. 光谱分析仪近似于工作在L i t t r o w 条件(以=R=0)下,衍 射级 次为

1 , 其光栅方程如下 : 入=2ds i n

6 . … … 如果出射狭 缝 固定 , . … … (

2 ) 当光栅方位激光编码器 的读数 就反 映 了光栅 的位 置变化 .当前位置与 目标位置的误差 作为P I D 滤波的输人, 得出的结果去驱 动直 流无刷 电机 . 激光 旋转编码器 的读数 与光 栅角罕& , I D A C -1

1 鬃反t 引立 置百箱度OR茸组 码毯 图2衍射光栅位置伺服控制系统 图1光栅衍射 示意 图度的关系如式

3 所示:二.原理 光谱 分析 仪使 用衍射 光栅作为 色 散分光元件 .被测光人射到衍射光栅 后,将按照其波长决定的衍射角进行 衍射.如图I所示 . 通过 光栅单 色仪的 光波长 入满足光栅方程 : x=( d / m ) x ( s i n.+ s i n R) ( m =

0 ,

1 I , 士2 ) . . . … … ( I ) 式中:d― 光栅常数 , t o m ;

.― 入射角, D F a g ;

R ― 衍射角,D F a g ;

入― 光波长,Nm;

变化时,被接收到的光的波长也将相 应变化. 这样, 光栅的角位置就与波长 之间建立起一种对应关系,通过检测 . 二CA-COPxA.fxZ7 T . . . . . . . . . … … (

3 ) 式中,C 、 一 当前波长位置编码器 当前光栅的位置,就可以知道被测光 读数 的波长 ,从而获得光 波长一光 电平 特性.光谱分析仪的光栅由一高速高精 度转动的直流无刷电机驱动, C P U 根据 当前扫描 波 长点 , 计算 出光栅 相应的转角,转换成模拟信号驱动电机. 光谱 分析 仪衍射 光栅 位 置伺服 控 制系统如图2 所示. 激光旋转编码器的 轴与光栅的轴是 固定在一起 的,这样 C . 一 光栅初始位置 P 一编码器旋转一周输出的脉冲数 M一分频 比 由公式