用于变栅距光栅位移传感器的微型光谱仪

摘要

近年来对于航空领域，在光学传感飞行控制系统替代电学传感飞行控制系统成为必然趋势的背景下，需要大量高性能微型光谱仪完成各类光学传感器的解调工作。虽然变栅距光栅位移传感器本身有着很好的性能和不错的抗温度冲击能力，但是现有的微型光谱仪无法满足传感器系统所提出的在-55℃至+70℃的高低温冲击下输出波长误差不大于0.3nm的要求（小于传感器工作带宽300nm的1‰）。
　　本文针对航空领域中变栅距光栅位移传感器的解调系统研制了一种具有实时温度补偿功能的微型光谱仪。为了实现实时温度补偿，我们对原有的交叉式C-T光路进行优化，用实验验证了优化的C-T光路光谱温度漂移情况及温度补偿方案的可行性。实验结果表明，所研制微型光谱仪在温度冲击下，能够实现光谱整体漂移，且采用本课题所提出的温度补偿方案后输出波长误差小于传感器系统提出的要求。最后在实验室搭建了相应的传感器系统，测试了所研制微型光谱仪的解调性能，测试结果令人满意，能够满足变栅距光栅位移传感器的要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 课题研究背景

1．3 光谱仪器系统简介

1．4 典型光谱仪器系统

1．4．1 棱镜系统

1．4．2 光栅系统

1．4．3 其他类型的光谱系统

1．5 微型光谱仪的研究现状

1．5．1 国外研究现状

1．5．2 国内研究现状

1．6 选题意义与内容安排

1．6．1 选题意义

1．6．2 论文的结构安排

1．7 本章小结

第二章 微型光栅光谱仪原理

2．1 引言

2．2 微型光栅光谱仪工作原理

2．3 微型光栅光谱仪主要特性

2．3．1 工作波段

2．3．2 色散率

2．3．3 分辨率

2．3．4 光度特性

2．4 微型光栅光谱仪常用光路结构

2．4．1 Ebert-Fastie光路

2．4．2 Littrow光路

2．4．3 Czerny-Turner光路

2．5 本章小结

第三章 微型光谱仪的光机设计及温度补偿研究

3．1 引言

3．2 微型光谱仪的光学设计

3．2．1 光栅的选择

3．2．2 探测器的选择

3．2．3 反射镜参数的确定

3．2．4 入射光纤与狭缝的选择

3．3 温度对光谱仪的影响分析

3．4 交叉式Czerny-Turner光路的优化设计

3．5 温度补偿方案

3．6 微型光谱仪的机械结构设计及波长定标

3．6．1 微型光谱仪的机械结构设计

3．6．2 微型光谱仪的波长定标

3．7 微型光谱仪的温度冲击实验

3．8 本章小结

第四章 微型光谱仪在变栅距光栅位移传感器中的应用

4．1 引言

4．2 变栅距光栅位移传感器工作原理

4．3 测试平台的搭建

4．4 实验结果及分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文的工作总结

5．2 论文的主要创新点

5．3 展望

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的论文

致谢