[发明专利]一种用于中波红外光谱仪的光谱定标方法

说明书

技术领域

本发明属于地面定标技术领域，涉及一种用于中波红外光谱仪的光谱定标方法。

背景技术

光谱设备的定标是光谱设备定量化应用的一个重要环节，其主要包括光谱定标和辐射定标。其中，光谱定标是指测量光谱仪随入射波波长变化的响应，其主要目的是确定探测器不同光谱通道中心波长的位置以及光谱分辨率的大小。光谱定标是保证光谱仪真实有效的获得地物目标光谱的首要工作，是光谱仪定量化应用的关键。

利用物质特征谱线对光谱仪进行定标是一种方便快捷的光谱定标方法。作为光谱定标的材料，首先应具有尖锐且较强烈的吸收峰，以避免定标材料的吸收峰被其他物质的光谱所掩盖，进而便于确定光谱位置。其次，定标材料应具备稳定的化学性质，以便在较高温度、湿度、强光照射等恶劣条件下也能保持稳定，从而满足各种应用条件下的定标需求。

常见的很多塑料薄膜中存在的特殊基团，其分子结构一般会对应有物质的红外特征吸收峰位置数目、相对强度和形状(峰宽)等参数，可以用来进行光谱定标。聚乙烯材料在红外波段2920cm^-1(3.42μm)和2850cm^-1(3.5μm)为亚甲基-CH2的非对称和对称伸缩振动吸收，有两个较强的吸收峰，可以作为中波红外光谱仪(3～5μm)的光谱定标材料。

鉴于此，本发明提出了一种对中波红外光谱仪的光谱定标方法，以满足中波红外光谱仪的定标需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于中波红外光谱仪的光谱定标方法，单次定标精度高、稳定性好，并且节约了成本。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种用于中波红外光谱仪的光谱定标方法，采用黑体和聚丙烯薄膜对傅里叶变换式中波红外成像光谱仪进行辐射和光谱一体化定标。

包括如下步骤：步骤一、将中波红外光谱仪开机，设置光谱分辨率、积分时间；

步骤二、将黑体辐射面贴近光谱仪入瞳口；

步骤三、将黑体升温至a温度，待黑体温度稳定，采集a温度时黑体干涉数据X；

步骤四、将聚乙烯薄膜覆盖在a温度的黑体表面，采集a温度时聚乙烯薄膜干涉数据X′；

步骤五、将黑体升温至b温度，待黑体温度稳定，采集b温度时黑体干涉数据Y；

步骤六、将聚乙烯薄膜覆盖在b温度的黑体表面，采集b温度时聚乙烯薄膜干涉数据Y′；

步骤七、将黑体升温至c温度，待黑体温度稳定，采集c温度时黑体干涉数据Z；

步骤八、将聚乙烯薄膜覆盖在c温度的黑体表面，采集c温度时聚乙烯薄膜干涉数据Z′；

步骤九、将a、b和c温度下的，黑体干涉数据X、Y、Z，和聚乙烯薄膜干涉数据X′、Y′、Z′，分别进行傅里叶变换，得到a、b和c温度下的黑体和聚乙烯薄膜测量光谱数据；将同一温度下聚乙烯薄膜和黑体测量光谱对应求差值，得到聚乙烯薄膜的特征吸收峰位置曲线，从该曲线得到两个吸收峰位置为A和B；

步骤十、根据光谱定标原理，若吸收峰位置A在中波红外波段范围内对应的光谱位置为C，则由计算公式计算得到吸收峰位置B对应的光谱位置为D，至此实现了中波红外光谱仪的光谱定标；

步骤十一、本次光谱定标完成。

步骤十中所述计算公式为：

其中，σ₁，σ₂，σ₃…σ_n为n个波数成分，x₁，x₂，x₃，…x_n分别为σ₁，σ₂，σ₃…σ_n在频域空间的谱线位置。

所述a温度为70摄氏度，所述b温度为80摄氏度，所述c温度为90摄氏度。

在步骤三、五和六中，需要在黑体温度稳定后再进行采集该温度时黑体干涉数据。

所述中波红外光谱仪波数范围2000cm^-1-3333cm^-1，即波长范围3-5μm。

所述黑体为面源黑体，所述黑体的辐射面尺寸为8cm×8cm，所述黑体的最高温度为100℃，所述黑体的发射率为0.96。

在所述步骤三至步骤八中，采集数据前，须保证黑体辐射面充满光谱仪入瞳口的视场。