1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
从重叠情况严重的混合气体光谱中解析出单一纯光谱数据,一直是光谱解析的难点。为了 得到理想的解混精度,采用改进的非负矩阵分解算法,引入光谱的相关性约束与平滑性约束,并给出优化的梯度下降法的迭代步长, 以避免算法收敛到局部不稳定点带来的影响。改进的算法既综合了矩阵的分解误差,又考虑了混合光谱特性的影响。实验数据表明, 改进的非负矩阵分解得到的解混结果能够准确解析出各源光谱的特征峰形状,并且各解混结果之间几乎没有混合叠加影响部分,可以满 足后续的光谱识别工作。
光谱学 非负矩阵分解 盲源分离 梯度下降法 spectroscopy non-negative matrix factorization blind source separation gradient descent
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽, 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽, 合肥 230031
以输出波长为1578 nm的分布式反馈半导体激光器作为激发光源,结合波长调制及二次谐波技术对H2S痕量气体进行基于石英增强光声光谱技术(QEPAS)的检测研究。采用有限元分析法对QEPAS中常用的石英音叉进行仿真计算,得到石英音叉的前6阶模态振型与共振频率。实验中,添加了长为4 mm、内径为0.7 mm的声波微共振腔,优化了跨阻放大电路,在最优实验条件下对H2S气体进行检测,检测结果表明,QEPAS系统的二次谐波信号与H2S浓度具有良好的线性关系,获得的探测极限为19.3×10 -6。
光谱学 微量气体检测 波长调制 石英音叉 微共振腔 激光与光电子学进展
2019, 56(21): 213001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
提出一种根据环境温度变化量补偿红外光谱仪系统输出灰度值的辐射定标方法。首先分析了在辐射定标和测量过程中红外光谱仪系统输出灰度值漂移的原因,推导出漂移变化量和环境温度辐射度变化量的函数关系;然后利用自主研发的非制冷型长波红外光栅光谱仪进行辐射定标实验,确定了实验室辐射定标方程和环境温度改变后通过补偿得到的辐射定标方程;最后通过实验验证了在不同环境温度下利用补偿后的辐射定标方程进行辐射测量的准确性。结果表明:在不同的环境温度下,通过漂移补偿可使光谱仪系统输出灰度值误差明显减小,其误差不超过2.4%,显著提高了非制冷型长波红外光谱仪对红外辐射的测量精度。
探测器 辐射定标 漂移补偿 黑体辐射 长波红外
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥230031
红外光谱仪内部背景辐射在长波红外波段(8~12 μm)影响比较显著, 会严重降低光学系统的分辨率和信噪比。利用TracePro光学分析软件, 对基于交叉非对称Czerny-Turner(C-T)型平板波导红外光谱仪进行了背景辐射分析, 包括机械构件表面发射率以及光学元件表面温度对背景辐射的影响。引入了杂光系数作为评价指标, 根据仿真分析结果, 在高低温箱中, 对该红外光谱仪的背景辐射影响采取抑制措施并进行了实验测量, 实验结果证明: 采取背景辐射抑制措施后, C-T型平板波导光谱仪系统的杂光系数在常温下(298 K)能达到5%以下。
红外光谱仪 平板波导 背景辐射 杂光系数 infrared spectrometer planar waveguide background radiation stray light coefficient 红外与激光工程
2019, 48(8): 0803001
