[发明专利]用于抵抗外部施加的力的干涉仪的系统和方法

说明书

描述一种加固型干涉仪的实施例，所述加固型干涉仪包括：光源(210)，其产生光束；固定镜面(207)；移动镜面(205)，其沿着线性路径行进；分束器(215)，其将所述光束的第一部分引导到所述固定镜面且将所述光束的第二部分引导到所述移动镜面，其中所述分束器将从所述固定镜面反射的所述第一部分和从所述移动镜面反射的所述第二部分重组；以及伺服控制(203)，其在周转周期起始时将相当大程度的力施加到所述移动镜面，其中所述相当大程度的力足以将高速行进的所述移动镜面重导向到所述线性路径上相反的行进方向。

相关申请的交叉参考

本申请要求2017年3月16日提交的第62/472,096号美国临时专利申请的权益。本申请的内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体针对一种改进的干涉仪和操作方法。

背景技术

通常应理解，傅里叶变换红外(FTIR)光谱法技术提供用于同时实时测量大量(例如20+)气体的浓度的优良的工具。如本文所使用的术语“实时”通常是指以与事件展开相同的速度且有时与事件展开同时地对事件进行报告、描绘或作出反应，而非延迟报告或行动。因为这一点，FTIR一直是用于排放物监测工业的重要技术，然而在产生干扰FTIR性能的力的环境中，在特定便携式或工业应用中可靠地使用FTIR存在挑战。其一个实例包含一种系统，所述系统在交通工具处于运动中时实时测量交通工具的排放物且经受作用于仪器上的力，所述力可包含振动、仪器相对于重力的方位改变(例如，倾斜)、动量的改变(例如，加速度/减速度)等。此系统的特定实例可被称为用于RDE(实时行驶排放物)的PEMS(便携式排放物测量系统)。

普通技术人员应理解，利用FTIR技术的“干涉仪”仪器通常包含被称作调制器的仪器，所述调制器可对振动、倾斜和其它类似条件极其敏感。举例来说，一些干涉仪实施例对外部施加的力尤其敏感，所述外部施加的力可能导致1)将像差引入到数据中，从而产生较差数据质量；和/或2)搅乱干涉仪的控制系统，从而致使其暂时停止扫描，几秒钟内不产生数据。在某些状况下，外部施加的力还可能阻止仪器从停止或断开的位置开始扫描。

对于例如PEMS等连续测量系统，极其合乎需要的是，干涉仪产生大体上不间断的数据(例如，尽可能少的数据丢失)且具有与实验室环境中可获得的数据大体上相等的质量。被称作“迈克尔逊干涉仪”的一种特定类型的干涉仪可以PEMS应用需要的具成本效益且紧凑的形式配置，然而迈克尔逊干涉仪实施例通常存在由如上文所描述的外部施加的力导致的问题。举例来说，迈克尔逊干涉仪通过使用分束器来反射和透射入射光而工作。光的一个射束路径反射离开静止镜面，且光的另一射束路径反射离开移动镜面。这两个射束在分束器处重组且退出干涉仪。随着移动镜面来回振荡，两个光束之间的干扰图案产生经调制信号。此经调制光信号随后与样本交互，且最后由检测器测量。此外，固定已知频率的激光束通过干涉仪且用单独的检测器检测到。此激光信号用于以已知位置间隔(例如，1除以激光的频率)对经调制光取样，且激光信号还用于经由伺服电机控制移动镜面的速度。位置空间中的此测得的信号经傅里叶变换，从而产生频率空间中的频谱。由Griffiths和deHaseth在“傅里叶变换红外光谱法(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)”中论述迈克尔逊干涉仪的额外描述(Griffiths,Peter R.,和James A.De Haseth.傅里叶变换红外光谱法，第2版，新泽西州，霍博肯市(Hoboken，NJ)：约翰·威利父子公司(John WileySons)，2007)，其全文出于所有目的特此以引用的方式并入本文中。