[发明专利]一种利用传感器对预设波段进行能谱分析的方法

说明书

本发明提供一种基于传感器对预设波段进行能谱分析的方法，首先提供一传感器并获取在预设波段的灵敏度曲线以及实际电信号强度值；将预设波段划分为多段，利用每个分段的基波函数获得传感器对应的拟合函数；根据拟合函数计算传感器对应的拟合电信号强度值；根据实际电信号强度值以及拟合电信号强度值计算一系数；将该系数与拟合精度阈值进行比较，当比较结果满足期望时，将拟合函数作为预设波段的能谱函数的归一化函数。相比于现有技术，本发明可省略传统能谱仪或光谱仪中的准直系统、色散系统、成像系统、移位系统等部件，缩小设备尺寸大小，减轻设备重量，降低系统供电需求。

技术领域

本发明涉及一种能谱分析方法，尤其涉及一种利用传感器对预设波段进行能谱分析的方法。

背景技术

目前，在光色度学和光辐射学研究领域中，我们经常要用到光谱能量分布测试。而传统的光谱仪一般都会使用光学色散系统来进行分光，将一束混合光分解成为按照波长排布的单色光。通常来说，光谱仪的结构包括入射的狭缝或者准直光学系统、色散系统、成像系统以及强度探测或记录系统组成。其中，入射的狭缝或者准直光学系统主要是为了在光源或者发射源中获取一束样板光；色散系统主要是为了将获取的这束样板光色散成一系列单色光，并将组成这束样板光的各单色光按照波长的差异进行序列排布。例如，色散系统常用的有三棱镜系统、光栅系统或者干涉仪系统这几种形式。成像系统由一组成像透镜组成，它能在对应的波长位置，将色散系统分解出来的单色光汇聚成像，以便探测系统来读取数值。

此外，在现有技术中，光谱仪的探测系统一般包括一组CCD传感器，它利用成像系统汇集的单色光，照射到CCD传感器上，获得该CCD传感器的电强度信号，再通过查询该单色光在该波长上的灵敏度，利用这个信号除以该波长上的CCD传感器的灵敏度，获得该波长上的单色光的强度值。如此一来，通过CCD传感器在每个波长位置的光强度值测试，即可获得该样板光在各个波长位置的能量值。将这些能量值整合在一起，就能获得一个该样板光在各波长位置的光强度数值列表，这组数据就是我们需要测量出来的光谱能量强度。然而，现有的光学色散系统一般需要接收面与光学系统隔开一定距离才能将光分散在一个足够的尺寸上面，以便CCD传感器可以放置进去测量某一波长单色光，并且避免附近波长的光也被收集进入CCD传感器从而影响测试结果的准确度，因此，一般的光谱仪的分光系统几何尺寸较大。

另一方面，常见的光谱仪的传感器采用CCD阵列模组，较为通用的CCD阵列包括256通道、900通道、1024通道、2048通道的，或者根据其使用探测的波长范围和波长精度而设计制作的其他通道数。当采用的CCD阵列通道数小于所需要测试的波段长度(即最大波长减去最小波长的值)除以探测精度时，往往还需要使用一个机械的移位系统来移动CCD传感器的位置，以便它能够把第一次没测试到的波段位置的值测量出来。这在早期的光谱仪里面比较常见，即为通常所说的机械式扫描的光谱仪或能谱仪。而当通道数大于或等于所需要测试的波段长度除以探测精度时，一般CCD阵列模组的位置是固定的，这就是通常所说的电子式扫描光谱仪或能谱仪。这种CCD阵列模组虽然测量速度非常快，但是此器件比较贵，会造成整个测量设备价格较高。此外，这种结构的光谱仪，其测量精度主要是决定于色散系统及配套的成像系统。当设备的色散系统及配套的成像系统固定之后，一般这套设备的测量精度就固定了，无法更改。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种利用传感器对预设波段进行能谱分析的方法，其采用不同于现有技术的上述能谱分析原理，其信号收集、分光、成像、强度探测系统将大大简化，不但成本能得到很大的优化，整个系统的体积也将大大地缩小，而且产品的测试精度是可以根据具体需求变化的。因此，由本发明的能谱分析方法制成的能谱仪，将简化产品的设计及生产，从而应用于更多的场合。此外，本发明的能谱分析原理并不局限于光谱，对于其他的电磁波，只要配合恰当的传感器，测量传感器在每一波段的灵敏度曲线，亦可做出探测其他电磁波的各种用途的电磁波能谱分析仪。

依据本发明的一个方面，提供一种利用传感器对预设波段进行能谱分析的方法，该预设波段对应于波长区间[a,b]，该方法包括以下步骤：