微型光纤光谱仪标准
微型光纤光谱仪的波长定标分析
微型光纤光谱仪的波长定标分析武传龙;冯国英;韩旭;姜海涛;欧群飞;王建军;李密【摘要】为了提高光纤光谱仪的测量精度,采用标准汞氩灯谱线和最小二乘法的3阶线性拟合,取得了完整的波长定标方案.结果表明,算术平均误差小于0.167nm,标准差小于0.217nm,波长与像素的拟合相关程度较高;定标后波长不确定度优于0.11nm,误差小于0.15nm,波长重复性可达0.01nm.这一结果对提高光谱仪实际应用中的测量精度是非常有益的.%In order to improve the measurement accuracy of the miniature fiber spectrometer, a complete calibration scheme was obtained based on the standard emission spectrum of mercury and argon lamp and three-order linear fitting of the least squares. Calibration results show that the arithmetic mean error is less than 0.167nm, standard deviation is less than 0. 217nm and the fitting related degree is high. Test results show that after calibration the wavelength uncertainty is better than the 0. 11nm, the error is less than 0. 15nm, and the wavelength repeatability can reach 0.01nm. This result is beneficial for improving the measurement precision of spectrometers in the practical applications.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2012(036)005【总页数】4页(P682-685)【关键词】光谱学;波长定标;最小二乘;光纤光谱仪【作者】武传龙;冯国英;韩旭;姜海涛;欧群飞;王建军;李密【作者单位】四川大学电子信息学院,成都610064;四川大学电子信息学院,成都610064;四川大学电子信息学院,成都610064;四川大学电子信息学院,成都610064;四川大学电子信息学院,成都610064;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TH744.1引言近年来，伴随着光纤技术、电荷耦合器件CCD及个人数字助理阵列器件和计算机技术的迅速发展，微型光纤光谱仪成为现代光谱测量中的核心元件[1-3]。
微型光纤光谱仪色度测量性能评测
微型光纤光谱仪色度测量性能评测
表3为抽取的5台光谱仪测量同一有色光源得到的结果，可以看到对于单色LED光源，绿光色品坐标的测量值浮动最大，其中测得绿光的y坐标浮动值可达0.14%，远大于红光的y浮动值0.04%，和蓝光的y浮动值0.06%。
这与文献中报道的光谱功率分布和波长不确定度的主要影响分量集中在500-580nm相符。
也与波长定标中，500-600nm波段可选择的标准谱线较少有关。
结论:非线性校正后，平滑参数改变和积分时间改变对色坐标的影响极小，以平滑参数为0作基准，改变平滑参数为1，3，5时，测得四色LED的色坐标最大浮动值均小于0.03%，积分时间改变counts值所在区间造成色坐标的最大改变值为0.03%，同系列光谱仪对同一有色LED光源的色坐标测量结果表明，绿光LED的测量色坐标y值浮动最大，为0.14%，四色的x值最大改变小于0.05%，测试表明USB2000+颜色测量的一致性满足高精度测量要求。
微型光纤光谱仪
微型光纤光谱仪
1 参考说明
微型光纤光谱仪的元件和参数在出厂前配置好，所有的光学元件如光栅、入射狭缝等可按照用户的要求安装，整机硬件都不需要用户再行调整。
光谱仪可与各种光谱仪附件及光源相连，实现吸收、反射及发光的测量和运算等。
其波长范围为350-1000 nm左右，分辨率至少为2 nm。
微型光纤光谱仪可通过USB接口与计算机连接，并通过USB接口供电，无需外接电源。
1）在计算机中安装光谱仪软件；
2）用USB连接线将光谱仪连接到计算机（如图）。
2 仪器参考参数
光纤连接器光纤连接器
入射狭缝宽度25 μm左右
探测器2048像素线阵CCD
探测范围200－1100 nm左右
焦距50mm输入；68 mm输出（可调范围）
波长范围350－1000 nm左右
分辨率至少2 nm
波长准确度至少±1 nm
积分时间 3 ms－10分钟左右
A/D 12位
操作系统Windows XP
接口USB
光通过光纤接口进入仪器，经准直反射镜准直后照射在光栅上，经光栅分光、物镜聚焦后，由线阵CCD接收光谱信息。
图光路示意。
微型光谱仪USB4000VISNIR简介
微型光谱仪USB4000-VIS-NIR简介
微型光谱仪USB4000-VIS-NIR外观图
微型光谱仪USB4000-VIS-NIR 光源LS-1 （一）认识光谱仪：测量日光灯光谱
双向光纤对准日光灯
实验室天花板日光灯光谱：线光谱
LED桌灯光谱：连续光谱（二）穿透光谱实验：
穿透光谱实验装置示意图
穿透光谱实验装置实物图
白光光谱：连续光谱（不加任何待测物）
（红色试片）穿透光谱
（白光）+（红色试片）
（太阳眼镜）穿透光谱
（白光）+（太阳眼镜）
（LongPAss）穿透光谱
（白光）+（LongPAss）
（LinePass（0度））穿透光谱
（白光）+（LinePass（0度））
（护目镜01）穿透光谱
（白光）+（护目镜01）
（护目镜02）穿透光谱
（白光）+（护目镜02）
（护目镜03）穿透光谱
（白光）+（护目镜03）
（PHILIPS白光省电灯泡）光谱
（实验室天花板日光灯）光谱
如果你的数据显示，（穿透光谱）光强度比（白光）光强度还大，那就表示......你已经动到聚焦镜了～～。
微型光谱仪内部构造原理图
（1）是光纤的接头，光纤从这里接上，从这里进入微型光谱仪，接着经过长方形的狭缝（2），狭缝大小可以从5μm到200μm，调整狭缝的的大小可以改变分辨率，再来经过滤光器（filter，3），把入射光波长固定在一个范围内，其他的波长都被滤掉。
然后经过反射镜（4）让入射光平行反射到光栅（5）上进行分光，分出来各波长的光经由反射镜（6），投射在侦测器平面（7）上。
名称光纤光谱仪
名称：光纤光谱仪
参考品牌：爱万提斯
参考型号：AvaSpec-3648-USB2
技术参数：
1、光谱测试范围
2、测试结果应包括：瞬态温度响应曲线，热阻抗曲线，时间常数谱，积分结构函数和微分结构函数。
3、具有频率响应分析功能，能分析高频器件在不同频率下的实时温度。
4、测试主机温度敏感参数(TSP)测量电流IM可调范围：1mA~25mA（通过外接Booster可达到180mA）；
5、主机测试通道数不少于4个；
6、测试主机电压输出范围：±5V，电流输出范围：±2A；
7、测试延迟时间要求≤1μs；
8、实时采样最短时间间隔可达1μs；
9、控仪温控范围覆盖-20℃~+200℃，温度稳定性±0.01℃；
10、具有Rjc参数测试夹具，能够测试平底器件和TO3封装器件。
服务：原理、操作、维护培训：2天；
保修期：1年。
光纤光谱仪大全解读
光谱仪器：微型光纤光谱仪Miniature Fiber Optic Spectrometer微型光纤光谱仪Miniature Fiber Optic SpectrometerMFS 微型光纤光谱仪Miniature Fiber Optic Spectrometer本公司的微型光纤光谱仪不但在工业、农业、医疗卫生、交通、环保、教育领域应用，还在各项前沿应用技术，如拉曼光谱、微区荧光、分子光谱、等离子光谱、多光谱成像、诱导光谱、大气光谱有实际应用。
另外特种用途的光谱仪内部采用隔离真空室进行敏感器件的保护。
大规模集成电路ASIC和处理器可实现用户算法定制、预处理以及保密功能。
产品适合实验室检测、野外便携式检测、也适合7×24小时快速在线或者远距离无人值守监测，可以单机测量、也可以组网测量，可连接远程数据库或DCS分布控制系统★ MFS-4000系列紫外可见近红外光纤光谱仪光纤光谱仪基于110mm光学平台，采用对称光路设计，为3648 像素 CCD 探测器阵列，测量范围覆盖了紫外可见和近红外，产品设计专门针对全光谱测量进行优化，适合各种吸收光谱、发射光谱、反射光谱、激光光谱、辐射源光谱等测量, 有优秀的信噪比和灵敏度。
另外还可选择主动出发特性的型号MFS-4000P，专门针对频闪光源测试。
MFS-4000P的主动触发特性为：光谱仪在每次采集光谱信号时，发出触发电平，打开用户频闪光源，然后使得光源工作在特定的时间(用户设定的触发脉冲宽度)。
另外提供[触发延时]，该参数表示在光谱数据开始采集后的 N 微秒后，再触发光源。
产品型号命名 MFS-4000 (后缀P表示主动触发特性)光学设计平台对称式光路设计，110mm 焦距波长范围 200-1100nm光栅 300lines@250nm & 750nm,混合衍射光栅杂散光< 0.1%灵敏度（评估） 96光子/计数（600nm）探测器 3648个象素信噪比 >350 ： 1 （10ms） AD 转换器 12 位， 2MHz 积分时间 4ms到 10s 接口USB2.0数据传输速度 10ms(取决于传输数据量)输出触发口 3.3V/5V TTL 电平，时间精度0.066μs，范围：0----积分时间电源要求 5VDC USB 电源狭缝尺寸 10μm，20μm，50μm，100μm，200μm 光学分辨率 0.4～10.0 nm光纤连接 SMA905接口，与0.1-0.6mm的单股光纤相连外型尺寸150mm*110mm*48mm其它型号产品□MFS-4000NIR 采用平像场光路设计，90mm焦距，专用于近红外光谱测试，适合波长范围：780-960nm □MFS-4000UV 采用对称光路设计，110mm焦距，专门针对紫外进行优化，适合波长范围：200-400nm□MFS-4000TC 采用了TE制冷到-10℃，大大提高系统灵敏度，可用于较弱光信号的测试。
微型光纤光谱仪原理解析解读
光纤光谱仪光谱学是测量紫外、可见、近红外和红外波段光强度的技术。
光谱测量被广泛应用于多种领域，如颜色测量、化学成份的浓度测量或辐射度学分析、膜厚测量、气体成分分析等领域。
上世纪九十年代以来，微电子领域中的多象元光学探测器（例如CCD，光电二极管阵列）制造技术迅猛发展，使生产低成本扫描仪和CCD相机成为可能。
微型光纤光谱仪使用了CCD(CCD光谱仪)和光电二极管阵列探测器，可以对整个光谱进行快速扫描，不需要转动光栅。
光纤光谱仪通常采用光纤作为信号耦合器件，将被测光耦合到光谱仪中进行光谱分析。
由于光纤的方便性，用户可以非常灵活的搭建光谱采集系统。
光纤光谱仪的优势在于测量系统的模块化和灵活性。
微型光纤光谱仪的测量速度也非常快，可以用于在线分析。
而且由于采用了低成本的通用探测器，降低了光谱仪的成本，从而也降低了整个测量系统的造价。
光纤光谱仪基本配置包括包括一个光栅，一个狭缝，和一个探测器。
这些部件的参数在选购光谱仪时必须详细说明。
光谱仪的性能取决于这些部件的精确组合与校准，校准后光纤光谱仪，原则上这些配件都不能有任何的变动。
微型光纤光谱仪拥有广泛的配置选择，使其性能最大化以满足客户要求。
如果这些配置不符合您的要求，我们可以根据您的要求为您量身定做。
光栅光栅的选择取决于光谱范围以及分辨率的要求。
对于光纤光谱仪而言，光谱范围通常在200nm-2200nm之间。
由于要求比较高的分辨率就很难得到较宽的光谱范围；同时分辨率要求越高，其光通量就会偏少。
对于较低分辨率和较宽光谱范围的要求，300线/mm的光栅是通常的选择。
如果要求比较高的光谱分辨率，可以通过选择3600线/mm的光栅，或者选择更多像素分辨率的探测器来实现。
狭缝较窄的狭缝可以提高分辨率，但光通量较小；另一方面，较宽的狭缝可以增加灵敏度，但会损失掉分辨率。
在不同的应用要求中，选择合适的狭缝宽度以便优化整个试验结果。
探测器探测器在某些方面决定了光纤光谱仪的分辨率和灵敏度，探测器上的光敏感区原则上是有限的，它被划分为许多小像素用于高分辨率或划分为较少但较大的像素用于高敏感度。
微型光纤光谱仪的研制及性能测试
收稿日期:2006-05-24. 基金项目:国家“863”计划项目(2004AA404023);重庆市科委项目(2005CF2002).光电技术应用微型光纤光谱仪的研制及性能测试张 波,温志渝(重庆大学微系统研究中心光电技术及系统教育部重点实验室,重庆400044)摘 要: 研制了一种微型光纤光谱仪,介绍了其基本原理及结构,用微型光纤光谱仪对汞灯特征谱线进行了实验测试,通过对测试结果的分析得到了该型光谱仪的主要性能参数。
实验表明,该微型光纤光谱仪的波长准确度小于1nm ,在采用芯径为50μm 的多模光纤时,光谱带宽可以达到1.31nm 。
关键词: 分析仪器;光谱分析;光谱中图分类号:TN29 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2007)01-0147-04Development and Performance T est of a Micro Fiber SpectrometerZHAN G Bo ,WEN Zhi 2yu(K ey Laboratory for Optoelectronic T echnology &Systems of Ministry of Education ,Micro 2System R esearch Center ,Chongqing U niversity ,Chongqing 400044,CHN )Abstract : A new type of micro fiber spectrometer is int roduced.The basic principle and st ruct ure of t he fiber spectrometer are described.During t he experiment ,Hg lamp is used as light source ,who se spect rum is checked and recorded.After calculation and analysis of t he testing data ,t he main performance indexes of t he fiber spect rometer are identified.From t he testing result ,t he wavelengt h accuracy of t he micro fiber spectrometer is smaller t han 1nm.When t he core diameter of fiber is 50μm ,t he spect rum band widt h can reach 1.31nm.K ey w ords : analytical inst rument ;spect rum analysis ;spectrum1 引言光谱仪器是光学仪器的重要组成部分。
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微型光纤光谱仪标准
微型光纤光谱仪是一种应用于光学光谱分析的仪器。
它的小巧设
计和高精度的性能使得它在研究、工业和医学等领域有着广泛的应用。
为了确保光谱仪的准确性和稳定性，国际上制定了一系列的标准，以
确保微型光纤光谱仪的性能符合要求。
首先，标准要求光谱仪有精确的波长校准。
波长校准是光谱仪进
行准确测量的基础。
国际标准要求光谱仪在不同波长范围内具有标准
波长源进行校准，以确保仪器的波长测量准确无误。
其次，标准要求光谱仪能够提供高分辨率的光谱测量。
分辨率是
指光谱中最小可分辨的波长差值。
高分辨率可以提供更精细的光谱信息，使得光谱分析更加精确。
国际标准要求光谱仪的分辨率达到一定
的要求，以满足不同应用的需要。
第三，标准要求光谱仪具有较低的噪声水平。
噪声是光谱仪中产
生的非信号成分，会干扰到光谱的测量结果。
为了保证光谱仪的测量
精度，国际标准要求光谱仪在工作过程中具有较低的噪声水平，以确
保信号与噪声的比值达到一定的标准。
此外，标准还要求光谱仪具有良好的线性响应特性。
线性响应是
指光谱仪在不同信号强度下的输出响应与输入信号之间的关系。
国际
标准要求光谱仪的线性响应能够保证在广泛的信号范围内保持一致，
以确保测量结果的准确性和可靠性。
另外，标准要求光谱仪具有高稳定性。
稳定性是指光谱仪在长时
间使用过程中能够保持其性能不变。
国际标准要求光谱仪在不同温度、光强和环境条件下具有良好的稳定性，以确保测量结果的可重复性和
可靠性。
最后，标准还要求光谱仪具有易于操作和维护的特点。
国际标准
要求光谱仪的仪器操作界面简单明了，使用方便。
同时，标准还要求
光谱仪具有合理的维护要求和周期性校准和检验要求，以确保仪器的
长期使用性能。
综上所述，微型光纤光谱仪在国际上有一系列的标准要求，包括
波长校准、分辨率、噪声水平、线性响应、稳定性以及易于操作和维
护等方面。
这些标准要求保证了光谱仪的准确性、稳定性和可靠性，
使得它成为光谱分析领域中不可或缺的重要仪器。