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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(chǔ)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(jī)模塊和光源控制模塊。其光譜相機(jī)是將分光元件與面陣列相機(jī)完美結(jié)合,可同時(shí)、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(dòng)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。
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    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(chǔ)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(jī)模塊和光源控制模塊。其光譜相機(jī)是將分光元件與面陣列相機(jī)完美結(jié)合,可同時(shí)、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(dòng)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(duì)特定的樣品進(jìn)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(zhǔn)性的結(jié)果,實(shí)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(zhǔn)直系統(tǒng)的前焦面上,樣品(Target)的入射光經(jīng)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后,進(jìn)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(shí)現(xiàn)一維相對(duì)運(yùn)動(dòng),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(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu),方可實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)目標(biāo)光譜的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

    圖4 成像光譜儀原理圖

    圖5 設(shè)備實(shí)體

    表 1:成像光譜儀參數(shù)配置:

    序號(hào)

    技術(shù)指標(biāo)

    備注

    1

    Image-λ-V10E-HR

    多通道高光譜相機(jī)

    2

    光譜分辨率

    <2nm

    @18μm slit

    3

    光譜通道

    40 Bands

     

    4

    相機(jī)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(jī)通訊方式

    USB3.0

    必須連接計(jì)算機(jī)的USB3.0端口

    8

    相機(jī)供電

    DC5V/3A

    切勿使用非標(biāo)電源

    9

    相機(jī)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(biāo):

    序號(hào)

    名稱

    技術(shù)指標(biāo)

    1

    內(nèi)徑尺寸

    20cm

    2

    輸出電壓

    DC12V

    3

    總功率

    160W(可擴(kuò)展到Max280W)

    4

    輸入電壓

    AC220V-240V

    5

    光強(qiáng)(工作距離25~42cm時(shí))

    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?50nm~2500nm)

    8

    有效光距

    40cm-42cm

    9

    有效光徑

    10cm*10cm~12cm*12cm  標(biāo)準(zhǔn)10cm*10cm

    10

    均勻度

    大于95%@(標(biāo)準(zhǔn)10cm*10cm)

    11

    區(qū)域大小

    15cm*15cm(MAX)

    12

    標(biāo)準(zhǔn)偏差

    0.25-0.96

    13

    平均值

    10.79mw-22.35mw

    14

    相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

    2.3%-4.3%

    圖6 探頭分布

    圖7 軟件界面

    應(yīng)用案例:

    對(duì)不同厚度的薄膜樣品進(jìn)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(jī)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

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