多通道光譜測試系統(tǒng)方案

多通道光譜測試系統(tǒng)方案從功能上劃分為照明模塊、光纖多通道光譜采集模塊、多通道成像光譜儀、控制存儲模塊，總體結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中的控制模塊包含光譜相機模塊和光源控制模塊。其光譜相機是將分光元件與面陣列相機結(jié)合，可同時、快速獲取光譜和影像信息；可應(yīng)用與于多領(lǐng)域的科學(xué)研究及工業(yè)自動化檢測。光源模塊采用高勻化處理的面陣列結(jié)構(gòu)來滿足系統(tǒng)需求。

多通道光譜測試系統(tǒng)方案

多通道光譜測試系統(tǒng)從功能上劃分為照明模塊、光纖多通道光譜采集模塊、多通道成像光譜儀、控制存儲模塊，總體結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中的控制模塊包含光譜相機模塊和光源控制模塊。其光譜相機是將分光元件與面陣列相機結(jié)合，可同時、快速獲取光譜和影像信息；可應(yīng)用與于多領(lǐng)域的科學(xué)研究及工業(yè)自動化檢測。光源模塊采用高勻化處理的面陣列結(jié)構(gòu)來滿足系統(tǒng)需求。

系統(tǒng)針對特定的樣品進行信息獲取和分析，借助自主開發(fā)的采集分析軟件輸出高穩(wěn)定性、高精準性的結(jié)果，實現(xiàn)圖譜一體化，是一種理想的透射測試方案。



圖1 多通道光譜測試系統(tǒng)-透射式

方案：膜層透過率光譜測試系統(tǒng)- 多通道光纖采集系統(tǒng)：

目前結(jié)合成像光譜儀有10、25、30 與40 通道可選，根據(jù)本方案測試需求配置40 通道光纖束，光纖芯徑105μm, 長度0.5 米。



基本工作原理：入射狹縫（Entrance Slit）位于準直系統(tǒng)的前焦面上，樣品（Target）的入射光經(jīng)準直光學(xué)系統(tǒng)準直后，進過棱鏡- 光柵- 棱鏡色散后有成像系統(tǒng)將光能按波長順序成像在探測器的不同位置上。然后在垂直于狹縫方向使被測物與狹縫實現(xiàn)一維相對運動，得到被測物的二維空間信息與光譜信息，得到高光譜數(shù)據(jù)立方體，而結(jié)合多通道光纖束則無需機械掃描運動結(jié)構(gòu)，方可實現(xiàn)對多點目標光譜的實時監(jiān)測。



圖4 成像光譜儀原理圖



圖5 設(shè)備實體

表 1：成像光譜儀參數(shù)配置：

序號	技術(shù)指標		備注
1	Image-λ-V10E-HR		多通道高光譜相機
2	光譜分辨率	<2nm	@18μm slit
3	光譜通道	40 Bands
4	相機像素	1936*1456	53fps@1440通道，160fps@（176通道）
5	像元尺寸	4.54μm*4.54μm
6	光譜儀狹縫寬度	18μm
7	相機通訊方式	USB3.0	必須連接計算機的USB3.0端口
8	相機供電	DC5V/3A	切勿使用非標電源
9	相機尺寸	36cmx10cmx11cm	含光纖融合結(jié)構(gòu)
10	光纖長度	36cm/根	光纖不可拆卸、勿折疊
11	光纖數(shù)量	40根

表 2：光源技術(shù)指標：

序號	名稱	技術(shù)指標
1	內(nèi)徑尺寸	20cm
2	輸出電壓	DC12V
3	總功率	160W（可擴展到Max280W）
4	輸入電壓	AC220V-240V
5	光強（工作距離25~42cm時）	10mw~22mw
6	亮度調(diào)節(jié)	0-100%不可調(diào)
7	光譜范圍	全波段（鹵素?zé)糁?/font>350nm~2500nm）
8	有效光距	40cm-42cm
9	有效光徑	10cm*10cm~12cm*12cm  標準10cm*10cm
10	均勻度	大于95%@（標準10cm*10cm）
11	區(qū)域大小	15cm*15cm（MAX）
12	標準偏差	0.25-0.96
13	平均值	10.79mw-22.35mw
14	相對標準偏差	2.3%-4.3%

 



圖6 探頭分布



圖7 軟件界面

應(yīng)用案例：

對不同厚度的薄膜樣品進行透射光譜采集，通過透射率分析其在不同波長下的表現(xiàn)，為生產(chǎn)、質(zhì)檢、材料等環(huán)節(jié)提供技術(shù)支持。

軟件功能：

● 多種相機Binning設(shè)置

● 任意通道選擇

● 多種采集模式（觸發(fā)、連續(xù)）

● 原始光譜、白平衡、暗背景采集采集

● 數(shù)據(jù)保存和查看（原始DN、透過率）

● 圖譜一體化顯示



圖 不同厚度的薄膜透射譜