System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法技术_技高网

一种基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法技术

技术编号:44140657 阅读:0 留言:0更新日期:2025-01-29 10:17
本申请提出一种基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,属于光学信号处理领域,包括:根据传感干涉仪光谱,确定中心波长;以中心波长为中心,沿传感干涉仪光谱的波长方向的横轴对传感干涉仪光谱进行翻转,得到参考干涉仪光谱;将传感干涉仪光谱与参考干涉仪光谱进行信号处理,得到输出光谱;提取输出光谱的游标包络,根据游标包络得到游标包络的自由光谱范围;根据游标包络的自由光谱范围以及传感干涉仪的自由光谱范围,得到基于游标效应的灵敏度放大因子。本申请的方法仅用单个干涉仪,就可以完成高灵敏度测量,不再需要精确且复杂的制作技术制备两个具有相近自由光谱范围的干涉仪,并且节约了整个检测方案的成本,具有很大的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学信号处理领域,具体涉及一种基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法


技术介绍

1、近些年,基于游标效应的光学测量方法凭借其具有增强灵敏度的优点,广泛应用于各行各业的传感检测。传统的游标效应测量方法通常包括两个光学干涉仪,分别可以称之为传感干涉仪和参考干涉仪。当这两个干涉仪满足游标效应条件,即参考干涉仪的自由光谱范围(free spectral range,fsr)与传感干涉仪的fsr接近时,将两个干涉仪串联或并联后,根据其输出光谱可以提取出相应的游标包络,进而相比于检测单个传感干涉仪,通过检测游标包络随被测量的响应可以显著提高灵敏度。

2、尽管传统的游标效应测量方法可以显著增强灵敏度,但灵敏度的增强程度与传感干涉仪fsr和参考干涉仪fsr的接近程度密切相关。然而为精确控制并制造与传感干涉仪具有微小fsr差值的参考干涉仪,通常需要使用飞秒激光加工等技术,这不仅使参考干涉仪的制备过程变得复杂,而且增加了制作成本。另外,在传感测量的全过程中需要保证仅传感干涉仪受到被测量的扰动,参考干涉仪应始终保持稳定,否则生成的游标包络会对被测量产生随机响应,进而严重影响测量结果的准确性,然而设计出这种使参考干涉仪始终保持稳定的检测结构是十分困难的。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本申请提出一种基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,仅利用一个光学干涉仪,即可显著提高测量灵敏度。

2、所述基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,包括:

3、通过传感干涉仪得到传感干涉仪光谱,根据所述传感干涉仪光谱,确定中心波长;

4、以中心波长为中心,沿传感干涉仪光谱的波长方向的横轴对传感干涉仪光谱进行翻转,得到参考干涉仪光谱;

5、将所述传感干涉仪光谱与参考干涉仪光谱进行信号处理,得到输出光谱;

6、提取所述输出光谱的游标包络,根据所述游标包络得到游标包络的自由光谱范围;

7、根据游标包络的自由光谱范围以及传感干涉仪的自由光谱范围,得到基于游标效应的灵敏度放大因子。

8、所述根据所述传感干涉仪光谱,确定中心波长,包括:

9、提取传感干涉仪光谱中光谱波长范围的最大值以及光谱波长范围的最小值;

10、将所述光谱波长范围的最大值以及光谱波长范围的最小值的平均值作为中心波长。

11、所述中心波长,计算式如下:

12、

13、其中,λ0为中心波长,λmax为光谱波长范围的最大值,λmin为光谱波长范围的最小值。

14、所述游标包络的自由光谱范围,计算式如下:

15、

16、其中,fsre为游标包络的自由光谱范围,φs为光程差,λ0为中心波长,λe1为中心波长一侧相邻峰值或谷值对应的波长,λe2为中心波长λ0另一侧相邻峰值或谷值对应的波长。

17、所述基于游标效应的灵敏度放大因子,计算式如下:

18、

19、其中,m为基于游标效应的灵敏度放大因子,fsre为游标包络的自由光谱范围,fsrs为传感干涉仪的自由光谱范围,λ0为中心波长,λe1为中心波长一侧相邻峰值或谷值对应的波长,λe2为中心波长λ0另一侧相邻峰值或谷值对应的波长。

20、所述基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,还包括:

21、输出光谱的输出光强为传感干涉仪的光谱强度与参考干涉仪的光谱强度的叠加。

22、所述输出光强,计算式如下:

23、

24、其中,isum为输出光谱的强度,is为传感干涉仪的光谱强度,ir为参考干涉仪光谱的光谱强度,λ0为中心波长,φs为光程差,λ为输出光谱的强度对应的波长。

25、有益效果:

26、本申请提出一种基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,无需使用精密加工等其他手段实际制作一个fsr与传感干涉仪fsr匹配的参考干涉仪,而是通过翻转变换传感干涉仪光谱,构造出具有与传感干涉仪光谱相近fsr的参考干涉仪光谱,从而不再需要精确且复杂的制作技术制备两个具有相近自由光谱范围的干涉仪,并且节约了整个检测方案的成本,具有很大的实用性。

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【技术保护点】

1.一种基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,所述根据所述传感干涉仪光谱,确定中心波长,包括:

3.根据权利要求2所述的基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,所述中心波长,计算式如下:

4.根据权利要求1所述的基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,所述游标包络的自由光谱范围,计算式如下:

5.根据权利要求1所述的基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,所述基于游标效应的灵敏度放大因子,计算式如下:

6.根据权利要求1所述的基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,所述基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,还包括:

7.根据权利要求6所述的基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,所述输出光谱的强度,计算式如下:

【技术特征摘要】

1.一种基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,所述根据所述传感干涉仪光谱,确定中心波长,包括:

3.根据权利要求2所述的基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,所述中心波长,计算式如下:

4.根据权利要求1所述的基于单个干涉仪和游标效应的高灵敏度测量方法,其特征在于,所述游标包络的自...

【专利技术属性】
技术研发人员:关云卿
申请(专利权)人:沈阳理工大学
类型:发明
国别省市:

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