【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱仪设计，具体涉及一种基于温变反射率谱的变换光谱仪。
技术介绍
1、光谱仪在物质分析领域具有广泛应用，但传统光谱仪因其庞大的体积、昂贵的价格和复杂的操作步骤等问题，在实时光谱检测方面受到了实用性和适用范围的限制。因此，微型光谱仪的出现显得尤为重要。这类仪器以其小巧的体积、低廉的成本和简便的操作等优势，有效地克服了传统光谱仪的局限性，满足了小型企业和个人用户的需求。同时，它提高了检测效率，在实际应用中展现出更广泛的前景。纳米光子学制造技术的发展和硅器件中强烈的光-物质相互作用的出现，使光谱技术应用于芯片系统。这一重大进步大大减小了器件尺寸，扩大了小型化光谱仪的应用范围。
2、当下光谱仪调控机理的研究大致分为：以光栅为代表的色散调控光谱仪、以迈克尔逊干涉为主的傅里叶变换光谱仪等。其中光栅光谱仪通过光栅干涉实现入射光谱空间分离，但由于红外探测器价格昂贵且光栅光谱仪需要多个探测器实现对干涉光的测量，使得光栅干涉仪成本较高限制了其在远红外工作波段的应用；傅里叶变换红外光谱仪通过动镜调控经分光器两束光的光程差来产生干涉，通过傅里叶变换对信号处理得到红外吸收光谱图等数据，由于动镜系统需要一定的移动距离，这造成了光谱仪整体尺寸较大，限制了其在微型光谱仪的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于温变反射率谱的变换光谱仪，用于实现光谱仪的小型化。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、本专利技术提供一种基于温变反射率
4、进一步地，还有一种优选实施例，上述光谱仪具体包括光源模块、热致相变干涉膜、温控模块、光强采集模块和信号处理模块；
5、光源模块用于提供入射光源并射入热致相变干涉膜中；
6、温控模块用于控制干涉膜的相变温度；
7、热致相变干涉膜用于根据温度变化调整反射光谱；
8、光强采集模块用于在温度变化过程中实时采集热致相变干涉膜反射光的光强数据；
9、信号处理模块用于采集温控模块控制的温度以及光强采集模块采集的反射光强数据，还用于根据采集的温度及反射光强数据对未知入射光谱进行反演计算。
10、进一步地，还有一种优选实施例，上述热致相变干涉膜包括增透膜、热致相变材料、介质层和金属基底；
11、介质层的上、下层分别为热致相变材料、金属基底；
12、热致相变材料的上层为增透膜。
13、进一步地，还有一种优选实施例，上述增透膜用于提高入射光透射率、抗反射、防止热致相变材料在相变过程中氧化的作用。
14、进一步地，还有一种优选实施例，通过公式tvo2＝t-qrsio2/基底对上述热致相变材料进行温度标定；
15、其中，t为光谱仪下表面温度，q为一维方向热流，rsio2/基底为介质层sio2与金属基底的热阻。
16、进一步地，还有一种优选实施例，上述热致相变材料的相变温度区间为65～70℃。
17、本专利技术还提供一种基于上述任意一项实施例所述的基于温变反射率谱的变换光谱仪实现的反射光目标波段的光谱反演方法，方法为：
18、步骤1：在相变温度区间控制热致相变材料的温度变化，获得连续的反射率光谱数据集；
19、步骤2：获得外来光源经由光谱仪的反射光强；
20、步骤3：根据反射率光谱数据集对反射光强的光强公式进行逆矩阵求解，反演求解出反射光强的光谱分布。
21、进一步地，还有一种优选实施例，上述反射光目标波段的光谱反演方法可存储于存储系统中，存储系统包括：
22、用于在相变温度区间控制热致相变材料的温度变化，获得连续的反射率光谱数据集的存储装置；
23、用于获得外来光源经由光谱仪的反射光强的存储装置；
24、用于根据反射率光谱数据集对反射光强的光强公式进行逆矩阵求解，反演求解出反射光强的光谱分布的存储装置。
25、本专利技术所述的反射光目标波段的光谱反演方法可以全部采用计算机软件实现，因此，对应的，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述所述的反射光目标波段的光谱反演方法。
26、本专利技术还提供一种计算机设备，该设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行上述任意一项所述的反射光目标波段的光谱反演方法。
27、本专利技术与现有技术相比，有益效果为：
28、1、本专利技术提供的一种基于温变反射率谱的变换光谱仪，通过将热致相变材料引入光谱仪器件结构设计中，使得可以在相变温度区域，通过温度实现对热致相变材料光学性质的控制，进而将其设计成光谱仪的调控功能，即通过热致相变调控替代传统动镜调控，实现了光谱仪的小型化，克服了传统光谱仪大体积的缺点。
29、进一步地，本专利技术基于热致相变的设计思想，通过对介质层材料选取、膜层结构参数设计等条件进行调整，可以实现任意工作波段的光谱仪设计。
30、进一步地，本专利技术与现有技术相比较，本专利技术创新性提出了温变反射率谱的变换光谱仪设计，其调控机理是基于热致相变材料在相变过渡区光学性质随温度大幅改变的性质。本专利技术具有工作温度区间小，在工作时能更快地实现温升或降温过程，更快获得监测数据的测量。同时，热致相变为材料相态的变化，相变前后复折射率变化明显，更利于对光谱仪调控进行设计，实现光学性质变化明显的优点，使得在微型光谱仪设计中具有优越性。
31、进一步地，本专利技术与现有技术相比较，现有针对热致相变材料二氧化钒的研究主要集中在相变温度68℃前后的性质变化，即现有二氧化钒研究集中在高温相与低温相两个状态，目的是进行两个不同相态间性质的对比。而本专利技术提出了一种新的设计思路，主要研究二氧化钒相变温度区为65～70℃，利用的是二氧化钒或称热致相变材料相变过程中的光学性质变化进行温控光谱仪设计，研究的是相变过程中二氧化钒性质随温度的逐步变化，因此，本专利技术属于与现有技术构思不同的技术方案。
32、2、本专利技术提供的反射光目标波段的光谱反演方法，基于光谱重构，通过随温度变化下反射光强信号测量进行未知入射光谱的反演计算。
33、本专利技术适用于小型化的光谱仪设计领域。
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1.基于温变反射率谱的变换光谱仪，其特征在于：光谱仪以温度为自变量，将相变温度区间热致相变材料复折射率的变化转变为干涉膜反射光谱随温度的变化，并通过对相变过程中反射光强信号实时测量，结合干涉膜温变反射率谱对入射光谱进行反演，实现光谱仪对未知入射光谱测量的功能。
2.根据权利要求1所述的基于温变反射率谱的变换光谱仪：其特征在于，光谱仪包括光源模块、热致相变干涉膜、温控模块、光强采集模块和信号处理模块；
3.根据权利要求2所述的基于温变反射率谱的变换光谱仪：其特征在于，所述热致相变干涉膜包括增透膜、热致相变材料、介质层和金属基底；
4.根据权利要求3所述的基于温变反射率谱的变换光谱仪：其特征在于，增透膜用于提高入射光透射率、抗反射、防止热致相变材料在相变过程中氧化的作用。
5.根据权利要求4所述的基于温变反射率谱的变换光谱仪：其特征在于，通过公式TVO2＝T-QRSiO2/基底对热致相变材料进行温度标定；
6.根据权利要求3所述的基于温变反射率谱的变换光谱仪：其特征在于，热致相变材料的相变温度区间为65～70℃。
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