【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱仪技术的领域，尤其是涉及一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪。
技术介绍
1、传统光谱仪的分光方式大致可分为色散型、干涉型、滤光片型等三种。
2、色散型光谱仪采用棱镜或光栅进行分光，再经成像系统将按波长分开的光分别聚焦在探测器上进行探测。该方案需要长而复杂的分光光路和一系列高性能的光学元件(光栅、凹面反射镜等)，因而体积大、结构复杂，成本高。
3、参照图1，干涉型光谱仪借助干涉仪来测量谱线元的干涉强度，并对干涉图进行傅里叶变换以得到目标光谱图。以常见的迈克尔逊型干涉光谱仪为例，此类光谱仪将迈克尔逊干涉仪两路干涉臂中的一路借助往复运动的动镜进行光程扫描，通过探测器记录其与静止臂干涉后物面像元辐射的时间序列干涉图，再对干涉图进行傅里叶变换便得到相应物面像元辐射的光谱图。此类光谱仪有以下缺点：(1)需要一套高精度的动镜驱动系统，在运动过程中要保持动镜运动的匀速性，并且对扰动和机械扫描精度都很敏感，这就使得光谱仪结构复杂、成本高；(2)由于物面像元的干涉图是时间调制的，所以不能测量光谱迅速发生变化的物面光谱，导致应用领域受到限制
4、滤光片型光谱仪则是在光路中加入滤光片进行分光。基于滤光片型的光谱仪具有系统结构简单、体积小、重量轻、稳定性好、成本低等优点。线性渐变滤光片是一种透射中心波长随空间位置线性变化的特殊滤光片，此类线性渐变滤光片一般是基于多光束干涉原理的f-p窄带通线性渐变滤光片，它能够将入射的复色光分解成与滤光片位置相关的光谱。线性渐变滤光片与探测器共同组成线性渐变滤光
5、目前此类基于线性渐变滤光片分光的单点光谱仪采用一维推扫的方式(参照图2)进行光谱测量。线性渐变滤光片置于单点探测器前方，从与单点探测器感光区对应的线性渐变滤光片区域透过的光具有与该位置相应的中心波长，此波长的透射光被单点探测器接收后转化为与辐射强度相关的电学信号从而实现单个波长下的光强探测。使用一维推扫机构连续改变单点探测器与线性渐变滤光片的相对位置，即可连续切换落入单点探测器感光区域的透射光波长，实现较宽波长范围内光谱信号的探测。
6、然而一维扫描获取宽波段光谱的方式具有以下问题：
7、(1)一维推扫机构的加入使系统结构复杂，抗震动能力差；
8、(2)为了获得准确的光谱，需要对探测器与滤光片相对位置与探测波长的对应关系进行严格定标，对运动系统的控制精度要求高；
9、(3)测量速度慢，不适用于动态目标的光谱测量。
技术实现思路
1、为了简便设备结构，提高其抗震能力，便于获得准确光谱，适用于动态目标的光谱测量，本申请提供一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪。
2、本申请提供的一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪采用如下的技术方案：
3、一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪，包括遮光壳体、漫透射匀光片、透镜组、线性渐变滤光片、线阵探测器和电路板，所述遮光壳体呈中空设置，所述遮光壳体的一端中心开设有安装孔，所述漫透射匀光片连接于安装孔内，所述线阵探测器和电路板安装于遮光壳体内远离漫透射匀光片的端部，所述线性渐变滤光片安装于线阵探测器表面，所述透镜组包括凸透镜和柱透镜，所述凸透镜和柱透镜沿漫透射匀光片至线性渐变滤光片的方向从左至右依次设置于遮光壳体内，所述凸透镜和柱透镜的侧壁均贴合于遮光壳体的内壁。
4、优选的，所述遮光壳体内侧可覆盖吸光材料或设置吸光结构。
5、优选的，所述凸透镜到漫透射匀光片的距离为其一倍焦距，用于准直来自漫透射匀光片的光，使其近似平行地入射到柱透镜上，所述柱透镜可将光束会聚为一定宽度和长度的条形光斑。
6、优选的，所述线阵探测器可采用硅探测器或铟镓砷探测器，分别对应200nm-1100nm和900nm-1700nm探测波长范围。
7、优选的，所述线阵探测器电性连接于电路板，所述电路板可安装于遮光壳体内侧或外侧用于对探测器进行供电、控制和信号读取。
8、优选的，所述遮光壳体上可设置镜头或光纤接口，分别用于收集空间光或用于采集光纤传导的光束。
9、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
10、本专利技术提供的一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪，通过在遮光壳内设置漫透射匀光片、透镜组、线性渐变滤光片、线阵探测器和电路板，遮光壳体外部的光照射到漫透射匀光片上后经过漫透射匀光片匀化后入射到透镜组，匀化后的光路通过透镜组获得覆盖线阵探测器感光阵列的稳定条形光斑，该光斑在其长度方向近似为平行光，但在其宽度方向发生聚焦，该结构可在提高入射到线性渐变滤光片表面光强从而提高光能利用率的同时，使透过线性渐变滤光片的光束具有较小的波长展宽，以此保证光谱仪具有较高的光谱分辨率，并且通过使用线性渐变滤光片进行分光，结合线阵探测器能够快速获取单点光谱，从而达到了简便设备结构，提高其抗震能力，便于获得准确光谱，适用于动态目标的光谱测量的效果。
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1.一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪，其特征在于：包括遮光壳体(1)、漫透射匀光片(2)、透镜组(3)、线性渐变滤光片(4)、线阵探测器(5)和电路板(6)，所述遮光壳体(1)呈中空设置，所述遮光壳体(1)的一端中心开设有安装孔，所述漫透射匀光片(2)连接于安装孔内，所述线阵探测器(5)和电路板(6)安装于遮光壳体(1)内远离漫透射匀光片(2)的端部，所述线性渐变滤光片(4)安装于线阵探测器(5)表面，所述透镜组(3)包括凸透镜(31)和柱透镜(32)，所述凸透镜(31)和柱透镜(32)沿漫透射匀光片(2)至线性渐变滤光片(4)的方向从左至右依次设置于遮光壳体(1)内，所述凸透镜(31)和柱透镜(32)的侧壁均贴合于遮光壳体(1)的内壁。
2.根据权利要求1所述的一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪，其特征在于：所述遮光壳体(1)内侧可覆盖吸光材料或设置吸光结构。
3.根据权利要求1所述的一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪，其特征在于：所述凸透镜(31)到漫透射匀光片(2)的距离为其一倍焦距，用于准直来自漫透射匀光片(2)的光，使其近似平
4.根据权利要求1所述的一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪，其特征在于：所述线阵探测器(5)可采用硅探测器或铟镓砷探测器，分别对应200nm-1100nm和900nm-1700nm探测波长范围。
5.根据权利要求1所述的一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪，其特征在于：所述线阵探测器(5)电性连接于电路板(6)，所述电路板(6)可安装于遮光壳体(1)内侧或外侧用于对探测器进行供电、控制和信号读取。
6.根据权利要求1所述的一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪，其特征在于：所述遮光壳体(1)上可设置镜头或光纤接口，分别用于收集空间光或用于采集光纤传导的光束。
...【技术特征摘要】
1.一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪，其特征在于：包括遮光壳体(1)、漫透射匀光片(2)、透镜组(3)、线性渐变滤光片(4)、线阵探测器(5)和电路板(6)，所述遮光壳体(1)呈中空设置，所述遮光壳体(1)的一端中心开设有安装孔，所述漫透射匀光片(2)连接于安装孔内，所述线阵探测器(5)和电路板(6)安装于遮光壳体(1)内远离漫透射匀光片(2)的端部，所述线性渐变滤光片(4)安装于线阵探测器(5)表面，所述透镜组(3)包括凸透镜(31)和柱透镜(32)，所述凸透镜(31)和柱透镜(32)沿漫透射匀光片(2)至线性渐变滤光片(4)的方向从左至右依次设置于遮光壳体(1)内，所述凸透镜(31)和柱透镜(32)的侧壁均贴合于遮光壳体(1)的内壁。
2.根据权利要求1所述的一种基于线性渐变滤光片的快照式单点光谱仪，其特征在于：所述遮光壳体(1)内侧可覆盖吸光材料或设置吸光结构。
3.根据权利要求1所述的一种基于线性...
【专利技术属性】
技术研发人员：马宗伟，张卓，王超，张宏宇，陆豪，季雨辰，陈天恩，周明好，陈兴海，
申请(专利权)人：无锡谱视界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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