一種光纖光譜儀信噪比的精確測量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光纖光譜儀信噪比的精確測量方法，包括以下步驟：步驟101：連接相關(guān)設(shè)備；步驟102：實現(xiàn)不同光強下的光纖光譜儀的信噪比測量；步驟103：經(jīng)過N次信號采集測量，計算陣列光電探測器第i個曝光像素所對應(yīng)信號的校正平均值μi與信號偏離平均值的抖動值σi的比值。采用上述方案，能夠適應(yīng)光纖光譜儀信噪比的測量需要，不僅能夠減小或降低雜散光的影響，而且通過可調(diào)光衰減器能夠便捷改變光纖光譜儀的入射光強度大小，實現(xiàn)不同入射光強度下其信噪比的精確地測量。
【專利說明】一種光纖光譜儀信噪比的精確測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖光譜儀信噪比的精確測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種光纖光譜儀信噪比的精確測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]采用陣列光電器件作為探測器件已經(jīng)廣泛應(yīng)用在小型化的光纖光譜儀器之中，用以對從紫外到近紅外波段信號的光譜分析(190nm-1100nm)。光學(xué)信噪比作為信號與噪聲區(qū)分能力的主要判斷尺度，是反映該型光譜儀器的重要技術(shù)指標(biāo)，體現(xiàn)了評價儀器的弱光響應(yīng)、檢測容限等特性，目前還沒有該型光譜儀器信噪比的規(guī)范測試方法，現(xiàn)有技術(shù)中僅闡述了針對傅立葉變換光譜儀、成像光譜儀信噪比的理論研究與實驗。
[0003]論文“Fourier變換光譜儀信噪比測量方法研究”(光子學(xué)報，第36卷第6期，第1110?1114頁，2007年6月)公開了一種測量計算Fourier變換光譜儀信噪比的方法。該文獻(xiàn)中提出使用太陽光、太陽模擬器與積分球結(jié)合等譜線盡可能均勻的穩(wěn)定光源，利用Fourier變換光譜儀對其光譜進(jìn)行連續(xù)測量，通過測量其原始光譜和復(fù)原光譜，計算信噪t匕。通過多次測量得到一組信噪比，其平均值即可作為儀器的信噪比指標(biāo)。利用該方法計算的信噪比較傳統(tǒng)方法計算的信噪比高約1.5倍，并通過計算機模擬和理論分析給予證明。另外針對Fourier變換光譜儀的主要誤差源，特別提出為了避免零光程差采樣位置的變化引起的復(fù)原光譜強度失真，采樣頻率應(yīng)適當(dāng)高于Nyquist頻率。
[0004]論文“大孔徑靜態(tài)干涉成像光譜儀的信噪比分析”(光子學(xué)報，第36卷第10期，第1889?1892頁，2007年6月)根據(jù)大孔徑靜態(tài)干涉成像光譜儀的原理和特點，分析了光輻射能在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的傳輸情況，對探測器上接收到的光輻射能信號和噪音信號做了詳細(xì)的理論推導(dǎo)，得到了儀器理論信噪比的表達(dá)式。在實驗上以大口徑積分球為輻射源，采集儀器輸出的干涉圖像，計算得到儀器的實際信噪比曲線，對大孔徑靜態(tài)干涉成像光譜儀的理論信噪比曲線與實際的信噪比曲線做分析比較，結(jié)果驗證了用推導(dǎo)的理論信噪比表達(dá)式來預(yù)估儀器信噪比的可行性。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的缺點:1.現(xiàn)有技術(shù)是在固定的光照強度下進(jìn)行的測量，不能完成不同輸入光強度下信噪比的精確測量；2.現(xiàn)有技術(shù)在測量過程中，采用積分球作為入射光源，環(huán)境背景光會成為雜散光進(jìn)入光譜儀，不利于光學(xué)系統(tǒng)信噪比結(jié)果的精確測量；3.陣列光電探測器除曝光像素外，在其邊緣還有一些非曝光像素，現(xiàn)有的技術(shù)沒有將非曝光像素信號作為暗響應(yīng)來加以有效利用去測量信噪比。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖光譜儀信噪比的精確測量方法。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:[0009]一種光纖光譜儀信噪比的精確測量方法，其中，包括以下步驟:
[0010]步驟101:將驅(qū)動電源與光纖光源連接，再將光纖光源通過連接光纖與可調(diào)光衰減器連接，將可調(diào)光衰減器通過連接光纖與光纖光譜儀連接，同時可調(diào)光衰減器及光纖光譜儀分別與主控計算機相連接；
[0011]步驟102:所述可調(diào)光衰減器通過連接光纖接收來自光纖光源的光信號，其工作波長、與連接光纖的接口標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)和光纖光源相互匹配，可調(diào)光衰減器根據(jù)光信號強度需要在計算機控制下精細(xì)調(diào)節(jié)入射光的光強，再由連接光纖將光信號傳輸?shù)焦庾V儀中，從而實現(xiàn)不同光強下的光纖光譜儀的信噪比測量；
[0012]步驟103:對采用陣列光電器件的光纖光譜儀經(jīng)過N次信號采集測量，陣列光電探測器第i個曝光像素所對應(yīng)信號的校正平均值μ i與信號偏離平均值的抖動值σ i的比值即為信噪比為公式一:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種光纖光譜儀信噪比的精確測量方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟101:將驅(qū)動電源與光纖光源連接，再將光纖光源通過連接光纖與可調(diào)光衰減器連接，將可調(diào)光衰減器通過連接光纖與光纖光譜儀連接，同時可調(diào)光衰減器及光纖光譜儀分別與主控計算機相連接； 步驟102:所述可調(diào)光衰減器通過連接光纖接收來自光纖光源的光信號，其工作波長、與連接光纖的接口標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)和光纖光源相互匹配，可調(diào)光衰減器根據(jù)光信號強度需要在計算機控制下精細(xì)調(diào)節(jié)入射光的光強，再由連接光纖將光信號傳輸?shù)焦庾V儀中，從而實現(xiàn)不同光強下的光纖光譜儀的信噪比測量； 步驟103:對采用陣列光電器件的光纖光譜儀經(jīng)過N次信號采集測量，陣列光電探測器第i個曝光像素所對應(yīng)信號的校正平均值P i與信號偏離平均值的抖動值σ i的比值即為信噪比為公式一:
2.如權(quán)利要求1所述的光纖光譜儀信噪比的精確測量方法，其特征在于，所述步驟101中，所述驅(qū)動電源用于控制光纖光源產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出；所述光纖光源產(chǎn)生的光信號為紫外、可見光或近紅外任意波段；所述可調(diào)光衰減器通過連接光纖接收來自光纖光源的光信號，其工作波長、與連接光纖的接口標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)和光纖光源相互匹配，可調(diào)光衰減器根據(jù)光信號強度需要在計算機控制下精細(xì)調(diào)節(jié)入射光的光強，再由連接光纖將光信號傳輸?shù)焦庾V儀中，從而實現(xiàn)不同光強下的光纖光譜儀的信噪比測量；所述連接光纖為FC/UPC、SMA905標(biāo)準(zhǔn)接口 ；所述主控計算機對可調(diào)衰減器進(jìn)行相應(yīng)的衰減控制，產(chǎn)生不同強度的入射光信號，并且采集不同光強度下待測像素位置的光譜信號，同時采集陣列光電器件非曝光像素信號作為暗響應(yīng)，完成不同光強 下的信噪比測量。
【文檔編號】G01J3/28GK103968943SQ201410168268
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】聶建華, 吳威, 鞠軍委 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所