多通道光譜測試系統(tǒng)方案
多通道光譜測試系統(tǒng)從功能上劃分為照明模塊、光纖多通道光譜采集模塊、多通道成像光譜儀、控制存儲模塊，總體結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中的控制模塊包含光譜相機(jī)模塊和光源控制模塊。其光譜相機(jī)是將分光元件與面陣列相機(jī)完美結(jié)合，可同時、快速獲取光譜和影像信息；可應(yīng)用與于多領(lǐng)域的科學(xué)研究及工業(yè)自動化檢測。光源模塊采用高勻化處理的面陣列結(jié)構(gòu)來滿足系統(tǒng)需求。
系統(tǒng)針對特定的樣品進(jìn)行信息獲取和分析，借助自主開發(fā)的采集分析軟件輸出高穩(wěn)定性、高精準(zhǔn)性的結(jié)果，實現(xiàn)圖譜一體化，是一種理想的透射測試方案。
圖1 多通道光譜測試系統(tǒng)-透射式
方案：膜層透過率光譜測試系統(tǒng)- 多通道光纖采集系統(tǒng)：
目前結(jié)合成像光譜儀有10、25、30 與40 通道可選，根據(jù)本方案測試需求配置40 通道光纖束，光纖芯徑105μm, 長度0.5 米。
基本工作原理：入射狹縫（Entrance Slit）位于準(zhǔn)直系統(tǒng)的前焦面上，樣品（Target）的入射光經(jīng)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后，進(jìn)過棱鏡- 光柵- 棱鏡色散后有成像系統(tǒng)將光能按波長順序成像在探測器的不同位置上。然后在垂直于狹縫方向使被測物與狹縫實現(xiàn)一維相對運動，得到被測物的二維空間信息與光譜信息，得到高光譜數(shù)據(jù)立方體，而結(jié)合多通道光纖束則無需機(jī)械掃描運動結(jié)構(gòu)，方可實現(xiàn)對多點目標(biāo)光譜的實時監(jiān)測。
圖4 成像光譜儀原理圖
圖5 設(shè)備實體
表 1：成像光譜儀參數(shù)配置：
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序號 |
技術(shù)指標(biāo) |
備注 |
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1 |
Image-λ-V10E-HR |
多通道高光譜相機(jī) |
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2 |
光譜分辨率 |
<2nm |
@18μm slit |
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3 |
光譜通道 |
40 Bands |
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4 |
相機(jī)像素 |
1936*1456 |
53fps@1440通道，160fps@（176通道） |
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5 |
像元尺寸 |
4.54μm*4.54μm |
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6 |
光譜儀狹縫寬度 |
18μm |
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7 |
相機(jī)通訊方式 |
USB3.0 |
必須連接計算機(jī)的USB3.0端口 |
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8 |
相機(jī)供電 |
DC5V/3A |
切勿使用非標(biāo)電源 |
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9 |
相機(jī)尺寸 |
36cmx10cmx11cm |
含光纖融合結(jié)構(gòu) |
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10 |
光纖長度 |
36cm/根 |
光纖不可拆卸、勿折疊 |
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11 |
光纖數(shù)量 |
40根 |
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表 2：光源技術(shù)指標(biāo)：
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序號 |
名稱 |
技術(shù)指標(biāo) |
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1 |
內(nèi)徑尺寸 |
20cm |
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2 |
輸出電壓 |
DC12V |
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3 |
總功率 |
160W（可擴(kuò)展到Max280W） |
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4 |
輸入電壓 |
AC220V-240V |
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5 |
光強(qiáng)（工作距離25~42cm時） |
10mw~22mw |
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6 |
亮度調(diào)節(jié) |
0-100%不可調(diào) |
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7 |
光譜范圍 |
全波段（鹵素?zé)糁?50nm~2500nm） |
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8 |
有效光距 |
40cm-42cm |
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9 |
有效光徑 |
10cm*10cm~12cm*12cm 標(biāo)準(zhǔn)10cm*10cm |
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10 |
均勻度 |
大于95%@（標(biāo)準(zhǔn)10cm*10cm） |
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11 |
區(qū)域大小 |
15cm*15cm（MAX） |
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12 |
標(biāo)準(zhǔn)偏差 |
0.25-0.96 |
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13 |
平均值 |
10.79mw-22.35mw |
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14 |
相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 |
2.3%-4.3% |
圖6 探頭分布
圖7 軟件界面
應(yīng)用案例：
對不同厚度的薄膜樣品進(jìn)行透射光譜采集，通過透射率分析其在不同波長下的表現(xiàn)，為生產(chǎn)、質(zhì)檢、材料等環(huán)節(jié)提供技術(shù)支持。
軟件功能：
● 多種相機(jī)Binning設(shè)置
圖 不同厚度的薄膜透射譜
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注：該產(chǎn)品未在中華人民共和國食品藥品監(jiān)督管理部門申請醫(yī)療器械注冊和備案，不可用于臨床診斷或治療等相關(guān)用途。
