旋转式干涉仪可实现便携式傅里叶红外光谱仪的小型化设计,同时可提供高速光谱输出,但其光程差存在非线性问题。本文详细分析了便携式傅里叶转换红外光谱(FTIR)旋转式干涉仪结构,建立参考坐标系,根据几何光学原理推导了转镜转动光程差方程,并进行了数值模拟仿真分析,阐明了干涉仪光程差与转镜厚度、折射率和转角参数间的设计关系。采用无参考激光采样方式,利用多项式拟合光程差与转角的非线性关系,获得等光程差对应的时间非均匀关系,从而实现非等时间下的等光程差采样。相比等时间采样方式光程差速度的不稳定度降低为原来的1/5.3,这为转镜的速度控制提供更大不稳定裕度,同时也提高了FTIR的抗振能力。该数值模拟仿真分析结果为实现无参考激光的便携式高速FTIR的设计参数确定和优化提供数据支持和理论依据。

针对迈克耳孙干涉仪中的动镜倾斜问题,通过干涉理论分析了矩形和圆形通光孔径下干涉调制度的影响因素。仿真结果表明,干涉调制度与通光孔径 r、波数 υ?和倾斜角度 θ有关。为了确保干涉仪的性能,干涉调制度应不低于90%。当波长为λ时,矩形和圆形孔径的动镜倾斜角度 θmax应分别小于等于λ/（16r）、λ/（14r）。在动镜倾斜角度控制范围内,用Matlab仿真了单色光对正弦倾斜误差和随机倾斜误差的影响,结果表明,动镜倾斜角度应控制在1″左右,这对光谱仪的结构设计和研制具有一定的参考价值。

分析了傅里叶变换红外光谱仪中动镜倾斜、机械振动等不良因素对光谱仪性能的影响。针对这些影响因素,在傅里叶变换红外光谱仪上采用定镜动态校准技术,并对光谱仪的关键性能指标参数进行了测试。实验结果表明,该仪器各项性能指标良好,该研究对光谱仪的设计和研制具有较好的借鉴意义。

分析了迈克尔逊干涉仪中动镜和定镜在圆形通光孔径情况下动镜在扫描过程中倾斜对干涉调制度的影响.为满足干涉调制度要求，理论计算发现动镜倾斜角度需控制在1″以内，对应的相位误差为±6.6°以内.为了解决此问题，使动镜和定镜保持准直，采用定镜动态校准系统对动镜倾斜误差进行校准.实验结果表明，校准后的XR和YR相位误差的均方根分别为1.02°和1.25°，满足系统要求.动态校准系统能够有效地校准动镜长距离运动过程中发生的倾斜误差，对高分辨光谱仪的设计和研制具有一定的指导意义.

从经典迈克尔逊干涉仪结构出发, 主要分析了四种旋转型干涉仪的结构特点, 以及干涉仪的光程差与旋转角度之间的关系。 通过设定参数, 使用干涉仪光程差表达式对这四种旋转型干涉仪的光程差作了模拟仿真。 在干涉仪光程差表达式基础上, 对这四种旋转型干涉仪的旋转速度与旋转角度之间关系也作了模拟仿真。 通过对干涉仪光程差的模拟仿真和比较, 能够直观地反映出干涉仪光程差与旋转角度之间的关系。 在要求运动速度误差控制在3%以内情况下, 讨论了四种旋转型干涉仪的旋转角度范围。 通过对干涉仪的光程差分析和仿真, 这对于研究干涉仪的结构和性能分析具有很好的借鉴意义。

为了研究温度变化对温室气体及碳同位素比值光谱定量分析的影响，首先从理论上分析得出温室气体浓度及δ13CO2值的定量反演主要取决于吸收系数，并研究了吸收系数的计算方法。其次结合HITRAN数据库，研究了温度对线强、展宽以及吸收系数的影响规律，结果表明：压强为1 atm(1 atm=1.013×105 Pa)恒定条件下，温度变化时，吸收系数受线强变化的影响强于受展宽变化的影响。最后通过实验验证了温室气体和碳同位素比值傅里叶变换红外光谱(FTIR)反演的温度依赖关系，其中碳同位素比值受温度变化影响幅度最大,单位温度变化对δ13CO2值的影响为14.37‰。文中结果为高精度温室气体及碳同位素比值红外光谱监测装置中的温度监控系统设计提供了理论依据。

目前，傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪主要的数据采样方法有He-Ne 激光触发方法和Brault方法。Brault方法使用硬件计数器而且采集到的数据有延时，会增加数据处理的时间，因此讨论了一种基于Brault方法改进的数据采样与处理方法，该方法采用同步数据采集卡，同时采样两路数据，用近似的相似三角形法得到精确的He-Ne激光过零点信息，然后根据三次样条插值方法重采样干涉信号，实现了软件数据采样与处理。将该方法与He-Ne 激光触发方法得到的光谱图进行对比。结果表明，两种方法得到的背景光谱图中H2O 和CO2 的吸收峰与标准吸收谱带一致，基于Brault方法改进的数据采样与处理方法提高了光谱的信噪比，其激光过零点信息可得到动镜扫描速度的稳定性，而He-Ne激光触发方法的采样与处理时间小于改进的Brault方法。

从迈克耳孙干涉仪干涉原理出发，分析了圆形镜面抛光面形误差对干涉调制度的影响。由于存在镜面面形误差，干涉调制度不能达到理想情况下的100%，但其干涉调制度不能低于理想情况下的90%。通过分析和讨论，镜面面形误差最好控制在λ/14 以内，干涉调制度才可能不低于90%，这样干涉仪才能保持比较满意的性能。同时，使用Zygo干涉仪对5组平面镜的平面度进行了测量，得到了这5组平面镜的峰-峰值和其他一些参数，通过分析测量结果，这5组平面镜的平面度都能达到干涉调制度的要求。通过对迈克耳孙干涉仪中平面镜面形误差的研究，这对于干涉光谱仪的设计、研制和性能的分析都具有一定的指导意义。

使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术, 测量了两种不同浓度的枯草芽孢杆菌的红外透过率谱, 根据朗伯-比尔定律计算出它们的质量消光截面, 通过算出复折射率的虚部, 再使用KK(Kramers-Kronig)关系, 导出复折射率的实部, 并对实验结果作了分析和讨论。 通过研究枯草芽孢杆菌复折射率的测量和分析方法, 对于进一步研究生物气溶胶的吸收和散射特性、 拓宽生物气溶胶的测量和遥测技术方法, 具有重要的意义。

傅里叶变换红外光谱技术可实现大气中污染气体的远程被动遥测。 而污染气团的位置和分布, 对于有害气体泄露情况下泄露位置勘查和污染扩散态势的评估来说是至关重要的。 据此设计了一套红外被动成像遥测系统, 系统由傅里叶变换光谱仪、 数据采集处理软件、 扫描系统、 可见光成像系统和计算机组成。 以六氟化硫为示踪气体, 开展了遥测验证实验。 通过非线性最小二乘算法结合辐射传输计算反演获得了目标气体的柱浓度, 并用伪彩色图显示其分布情况, 最后以可见光图像叠加伪彩色柱浓度分布图的形式显示结果。 实验分析表明, 该系统具有高探测灵敏度, 并以可视化和定量的方式显示污染的空间分布情况。