CN207937068U - 成像光谱仪波长高精度自动定标装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种成像光谱仪波长高精度自动定标装置，是由光源模块固定于单色仪入射狭缝处，使光源模块输出灯丝位于单色仪入射狭缝，单色仪出射狭缝中心处于平行光管准直镜焦点，平行光管通过接口件与被定标成像光谱仪连接，光源模块、单色仪、平行光管和被定标成像光谱仪光轴共线，PC机经无线通信控制电路分别连接光源模块、单色仪、探测器模块和被定标成像光谱仪构成。通过无线通讯使波长定标装置与成像光谱仪协同工作实现自动波长定标，提高成像光谱仪波长定标工作效率；利用自检测获得定标装置输出光谱，提高了波长定标精度，装置中提供标准光源，对其进行光谱自检测可实现定标装置了波长自定标和自校准，保证装置的定标精度。

Description

成像光谱仪波长高精度自动定标装置

技术领域

本实用新型涉及一种成像光谱仪波长定标装置，尤其是成像光谱仪高精度自动定标装置。

背景技术

成像光谱技术又称高光谱分辨率遥感技术，广泛应用于遥感探测、地质找矿、环境保护、农业评估、海洋观测等领域。成像光谱仪利用连续的光谱通道和空间扫描获得地物遥感图像及各像点对应物的光谱特征，为保证光谱信息的准确，成像光谱仪的波长定标是其必要的工作基础和环节。成像光谱仪的波长定标需要单色系统为其提供其波长范围和波长精度系列标准波长的单色光，并满足其成像条件，建立每个像元与其对应的标准波长定量的量值关系。目前成像光谱仪的波长定标存在如下不足：

1、成像光谱仪和单色仪系统的体积较大，且分别为独立系统，定标时要分别控制，工作量较大；

2、成像光谱仪的光谱分辨率远低于波长定标系统的单色仪的分辨率，因此成像光谱仪的一个像素往往对单色仪输出的多个波长有响应，其波长定标的精度会受到影响；

3、单色仪系统作为标准源需要定期到质检机构进行定标检测，此项工作需要投入一定的人力、财力和时间。

发明内容

本实用新型的目的就在于针对上述现有的技术问题，提供一种具有无线通讯、自检测、自定标和自校准功能的成像光谱仪波长高精度自动定标装置

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

成像光谱仪波长高精度自动定标装置，是由光源模块的出口固定于双出射单色仪的入射狭缝处，使光源模块的输出灯丝的像位于单色仪的入射狭缝，单色仪的一个出射狭缝中心处于平行光管准直镜的焦点，平行光管通过接口件与被定标成像光谱仪连接，光源模块、单色仪、平行光管和被定标成像光谱仪的光轴共线， PC机经无线通信控制电路分别连接光源模块、单色仪、探测器模块和被定标成像光谱仪构成。

探测器模块是由传感器经前置放大电路、滤波电路和信号处理电路与无线通信控制电路连接构成，传感器与单色仪的另一出射狭缝连接。

有益效果：本实用新型是一种成像光谱仪高精度波长定标的自动化装置，利用无线通讯使波长定标装置与成像光谱仪协同工作实现自动的波长定标，提高成像光谱仪波长定标工作的效率；同时利用自检测获得定标装置输出的光谱，提高了波长定标的精度，另外装置中提供标准光源，对其进行光谱自检测可实现定标装置的波长自定标和自校准，保证装置的定标精度。

附图说明

图1为成像光谱仪波长高精度自动定标装置结构布局主视图

图2为成像光谱仪波长高精度自动定标装置结构图

图3为探测器模块结构框图

图4为光源模块结构主视图

图5为图4光源模块结构图A-A剖面俯视图

1光源模块与单色仪接口，2单色仪与平行光管接口，3平行光管与成像光谱仪接口，4光源模块调节支架，5单色仪调节支架，6平行光管调节支架，7 成像光谱仪调节支架，8光源模块出口，9透镜支架，10安装板，11灯Ⅰ灯座， 12连接线，13电机，14转台，15标准灯Ⅰ灯座，16反射镜，17标准灯Ⅰ， 18灯Ⅲ，19灯Ⅰ，20外壳，21透镜，22灯Ⅱ，23灯Ⅳ，24标准灯Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

成像光谱仪波长高精度自动定标装置，是由光源模块的出口固定于双出射单色仪的入射狭缝处，使光源模块的输出灯丝的像位于单色仪的入射狭缝，单色仪的一个出射狭缝中心处于平行光管准直镜的焦点，平行光管通过接口件与被定标成像光谱仪连接，光源模块、单色仪、平行光管和被定标成像光谱仪的光轴共线， PC机经无线通信控制电路分别连接光源模块、单色仪、探测器模块和被定标成像光谱仪构成。

探测器模块是由传感器经前置放大电路、滤波电路和信号处理电路与无线通信控制电路连接构成，传感器与单色仪的另一出射狭缝连接。

本实用新型是由光源模块、双出射单色仪、平行光管、自动定标控制单元、探测器模块、装置安装定位装置组成，光源模块的出口固定于单色仪的入射狭缝处，使光源模块的输出灯丝的像位于单色仪的入射狭缝，单色仪的一个出射狭缝中心处于平行光管准直镜的焦点，平行光管的出光口与被定标成像光谱仪的入口对接，光源模块、单色仪、平行光管和被定标成像光谱仪的光轴共线；光源模块经单色仪分光、平行光管准直获得定标所需的波长连续变化的平行单色光，逐一为成像光谱仪提供满足其波长范围的单一波长的视场。自动定标控制单元控制光源模块、单色仪与成像光谱仪、探测器模块同步工作进行成像光谱仪的自动波长定标和波长定标装置波长自校准、光谱自检测。

光源模块由可控稳流电路、透镜、四个不同光谱范围的连续谱光源(紫外、可见、近红外、红外)和两个提供标准离散谱线的标准灯(紫外可见、红外)及其灯座、反射镜转台安装板和外壳组成；反射镜转台、六个灯通过灯座、透镜通过支架固定在安装板上，透镜置于灯反射镜转台与出口之间，各灯的发光中心位于以反射镜为中心的圆周上，该圆周与反射镜的中心法线、透镜的光轴位于一个平面；可控稳流电路固定在安装板上，通过连接线与各灯和电机连接，输出电压改变光源的亮度、控制电机带动反射镜转台转动，使所需的工作光源的灯丝或发光中心成像在出口中心位置，并保证单色仪在不同波长处光亮度的均衡。

自动定标控制单元由微机和无线通讯控制电路通过串口或USB通用接口连接而成，分别与光源模块、单色仪、探测器、被测成像光谱仪的无线通讯模块进行指令和数据的传输，控制光源模块与单色仪配合，一方面调节光源模块中反射镜转台的转位及工作灯的供电电压、另一方面控制单色仪的扫描，使单色仪逐一输出所要求波长的单色光；同时控制探测器模块、被测成像光谱仪在每个波长位置进行光谱的检测，实现光谱自检测或自校准、波长自动标定。

单色仪选用电机驱动控制扫描、双出射狭缝结构，其入射狭缝与光源模块出口连接，一个出射狭缝与平行光管连接，另一出射狭缝处固定探测器模块；平行光管选择出光口尺寸与被测成像光谱仪视场匹配。扫描控制电路与自动定标控制单元通过无线通讯传输指令和数据。

探测器模块可在装置进行自动波长定标时进行同步测量，获得连续的谱图进行装置输出光谱的自检测；探测器模块与光源模块的标准灯、单色仪、自动定标控制单元组成波长自定标和自校准装置。

装置定位部分：包括光源模块与单色仪接口1、单色仪与平行光管接口2、平行光管与成像光谱仪接口3和光源模块、单色仪、平行光管、成像光谱仪的调节支架4～7，通过这些机械接口连接保证各部分的连接定位，并消除定标装置工作环境的杂散光。

装置进行成像光谱仪自动波长定标时，由自动定标控制单元根据定标波长范围和精度发出指令，一方面控制光源模块选择合适的光源灯点亮并成像于出光口；另一方面控制单色仪的扫描控制电路驱动扫描按定标精度的波长间隔依次输出所需波长的单色光，每次改变波长时向自动定标控制单元发送标定波长及就绪信息。自动定标控制单元接收到此信息后发指令，控制被定标成像光谱仪进行光谱采集，得到当前波长值的光谱数据，向自动定标控制单元发采集完毕信息。自动定标控制单元接收到此信息后发指令，控制单色仪扫描到下一个波长位置，重复上述过程，直至被定标成像光谱仪完成最后一个定标波长的光谱采集。根据被定标成像光谱仪在所有定标波长的光谱数据确定每个像元响应的波长值，完成被定标成像光谱仪的波长定标。

自动定标控制单元在控制被定标成像光谱仪进行光谱采集时控制探测器模块进行同步采集，实现装置的光谱自检测，为被定标成像光谱仪的波长定标提供参考数据。

在上述过程中，自动定标控制单元控制光源模块的工作光源为标准光源，且在控制被定标成像光谱仪进行光谱采集时，改成控制探测器模块进行采集，实现装置的波长自定标，装置根据自定标结果对其扫描波长进行修正，完成装置波长的自校准。

Claims (2)

1.一种成像光谱仪波长高精度自动定标装置，其特征在于，是由光源模块的出口固定于双出射单色仪的入射狭缝处，使光源模块的输出灯丝的像位于单色仪的入射狭缝，单色仪的一个出射狭缝中心处于平行光管准直镜的焦点，平行光管通过接口件与被定标成像光谱仪连接，光源模块、单色仪、平行光管和被定标成像光谱仪的光轴共线，PC机经无线通信控制电路分别连接光源模块、单色仪、探测器模块和被定标成像光谱仪构成。

2.按照权利要求1所述的成像光谱仪波长高精度自动定标装置，其特征在于，探测器模块是由传感器经前置放大电路、滤波电路和信号处理电路与无线通信控制电路连接构成，传感器与单色仪的另一出射狭缝连接。