傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法及系统。测试前确保红外激光器光源出射光经扩束、真空罐光学窗口、积分球匀光及去偏，再经准直系统后入射到仪器视场，并能够充满视场。打开红外激光器，待输出稳定后记录多组傅里叶变换红外光谱仪输出的干涉图数据。然后关闭光源记录多组傅里叶变换红外光谱仪输出的干涉图数据。最后通过分析红外激光器开启与关闭情况下的傅里叶变换红外光谱仪的干涉图数据，计算仪器线形函数。本发明专利技术方法合理、实施简易，能够应用于傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器线形函数测量，应用前景广泛。前景广泛。前景广泛。

【技术实现步骤摘要】
傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及光谱仪
，具体地，涉及一种傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法及系统。

技术介绍

[0002]星载傅里叶变换红外光谱仪在大气温度、湿度廓线探测，衡量气体探测等领域具有重要应用。对于光谱仪，无论是可见谱段还是红外谱段，无论是傅里叶变换型还是光栅分光型，在后期应用过程中，都需要各个光谱通道的仪器线形函数(Instrument Line Shape，ILS)，因此在星载光谱仪发射前，需要对仪器线形函数进行测量。
[0003]中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的专利《光谱仪线形函数获取方法及装置》(申请号：201710601869.5)给出了一种可见谱段成像光谱仪的仪器线形函数测试方法，控制激光器进行等波长间隔扫描，记录光谱仪响应，根据辐射响应度函数分析仪器线形函数。文献[1](汪俊峰，在轨超高分辨率傅里叶光谱仪仪器线型函数更新方法研究，2018)给出了在轨基于太阳光谱对发射前测得的仪器线形函数进行更新的方法。文献[2](张磊，红外傅里叶变换光谱仪的仪器线形函数及工程应用，2015)给出测得仪器线形函数后，基于线形函数对光谱进行修正的方法。文献[3](卢兴吉，激光外差光谱仪的仪器线形函数研究，2019)给出了针对激光外差光谱仪的线形函数分析结果。文献[4](熊伟，空间外差干涉光谱仪仪器线形函数测量新方法研究，2015)给出了一种利用可调谐激光器进行波长扫描的测量方法。
[0004]傅里叶变换红外光谱仪不同于光栅型光谱仪，仪器直接获取的数据为干涉图而非光谱图，故而专利《光谱仪线形函数获取方法及装置》(申请号：201710601869.5)给出的方法不能适用。另外，相比于可见谱段的光谱仪，红外光谱仪的仪器自发射背景更大，在测量中不可忽略，故而文献[4]所述方法也不能适用。目前尚未有针对傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法的说明或报道，也尚未搜集到国内外类似的资料。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法及系统。
[0006]根据本专利技术提供的一种傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法，包括如下步骤：
[0007]步骤S1：测试准备，确保红外激光器光源出射光经扩束、真空罐光学窗口、积分球匀光及去偏，再经准直系统后入射到仪器视场，并能够充满视场；
[0008]步骤S2：罐外调节红外激光器光源功率，确保激光器输出稳定；
[0009]步骤S3：罐外控制地检设备，记录光源稳定条件下的多组傅里叶变换红外光谱仪输出的干涉图数据；
[0010]步骤S4：关闭红外激光器，记录多组傅里叶变换红外光谱仪输出的干涉图数据；
[0011]步骤S5：通过分析红外激光器开启与关闭情况下的傅里叶变换红外光谱仪的干涉图数据，计算仪器线形函数。
[0012]优选地，仪器线形函数测试的设备包括真空罐，位于真空罐外的地检设备、红外激光器光源和扩束系统，位于真空罐内的积分球、准直系统以及待测傅里叶变换红外光谱仪。
[0013]优选地，所述真空罐配备有光学窗口。
[0014]优选地，步骤S5包含如下步骤：
[0015]步骤S501：将步骤S3获取的多组干涉图进行相位对齐；
[0016]步骤S502：将步骤S4中获取的多组干涉图进行对齐到步骤S501中的干涉图，将对齐后的干涉图数据计算均值，得到背景干涉图；
[0017]步骤S503：将步骤S501中的干涉图减去步骤S502中获得的背景干涉图，得到激光光源干涉图；
[0018]步骤S504：由激光光源干涉图计算仪器线形函数。
[0019]优选地，步骤S501中采用对激光器开启情况下的干涉图零光程差进行检测，通过零光程差对齐实现干涉图相位对齐。
[0020]优选地，步骤S502中采用对激光器关闭情况下的干涉图零光程差进行检测，通过零光程差对齐实现干涉图相位对齐。
[0021]优选地，步骤S504中的仪器线形函数计算方式为：首先对激光光源干涉图在最大光程差以外进行补零操作，再进行离散傅里叶变换，获得仪器线形函数。
[0022]优选地，所述补零操作的补零点数与仪器线形函数的采样间隔成对应关系。
[0023]根据本专利技术提供的一种傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试系统，包括如下模块：
[0024]测试模块：测试准备，确保红外激光器光源出射光经扩束、真空罐光学窗口、积分球匀光及去偏，再经准直系统后入射到仪器视场，并能够充满视场；
[0025]红外激光器调节模块：罐外调节红外激光器光源功率，确保激光器输出稳定；
[0026]第一干涉图数据记录模块：罐外控制地检设备，记录光源稳定条件下的多组傅里叶变换红外光谱仪输出的干涉图数据；
[0027]第二干涉图数据记录模块：关闭红外激光器，记录多组傅里叶变换红外光谱仪输出的干涉图数据；
[0028]计算模块：通过分析红外激光器开启与关闭情况下的傅里叶变换红外光谱仪的干涉图数据，计算仪器线形函数。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0030]1、本专利技术方法合理、实施简易，能够应用于傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器线形函数测量，应用前景广泛。
[0031]2、针对傅里叶变换红外光谱仪，本专利技术给出了仪器线形函数测试方法、涉及的测试设备以数据处理方法。本专利技术方法可以避免测量过程中背景辐射的影响。
附图说明
[0032]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0033]图1为本专利技术提供的傅里叶变换红外光谱仪发射前线形函数测试方法流程图。
[0034]图2为某型卫星傅里叶变换红外光谱仪进行仪器线形函数测试的采集获得的原始干涉图数据。
[0035]图3为根据激光器开启与关闭情况下干涉图计算得到的激光光源干涉图。
[0036]图4为计算得到的某型卫星傅里叶变换红外光谱仪仪器线形函数的全局光谱图。
[0037]图5为计算得到的某型卫星傅里叶变换红外光谱仪仪器线形函数的局部放大显示的光谱图。
具体实施方式
[0038]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0039]参照附图1本专利技术提供的一种傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法，首先需要进行测试准备，确保红外激光器光源出射光经扩束、真空罐光学窗口、积分球匀光及去偏，再经准直系统后入射到仪器视场，并能够充满视场。
[0040]仪器线形函数测试设备包括真空罐，真空罐配备有光学窗口，位于罐外的地检设备、红外激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：测试准备，确保红外激光器光源出射光经扩束、真空罐光学窗口、积分球匀光及去偏，再经准直系统后入射到仪器视场，并能够充满视场；步骤S2：罐外调节红外激光器光源功率，确保激光器输出稳定；步骤S3：罐外控制地检设备，记录光源稳定条件下的多组傅里叶变换红外光谱仪输出的干涉图数据；步骤S4：关闭红外激光器，记录多组傅里叶变换红外光谱仪输出的干涉图数据；步骤S5：通过分析红外激光器开启与关闭情况下的傅里叶变换红外光谱仪的干涉图数据，计算仪器线形函数。2.根据权利要求1所述的傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法，其特征在于，仪器线形函数测试的设备包括真空罐，位于真空罐外的地检设备、红外激光器光源和扩束系统，位于真空罐内的积分球、准直系统以及待测傅里叶变换红外光谱仪。3.根据权利要求2所述的傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法，其特征在于，所述真空罐配备有光学窗口。4.根据权利要求1所述的傅里叶变换红外光谱仪发射前仪器的函数测试方法，其特征在于，步骤S5包含如下步骤：步骤S501：将步骤S3获取的多组干涉图进行相位对齐；步骤S502：将步骤S4中获取的多组干涉图进行对齐到步骤S501中的干涉图，将对齐后的干涉图数据计算均值，得到背景干涉图；步骤S503：将步骤S501中的干涉图减去步骤S502中获得的背景干涉图，得到激光光源干涉图；步骤S504：由激光光源干涉图计算仪器线形函数。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玲玲，顾亦磊，赵其昌，汪少林，何军，杨勇，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：