光谱波长分析系统报表

总第170期2008年第8期 舰船电子工程S hi p E lectronic Engineering V ol .28N o .8 196 AO TF 光谱装置的波长扫描系统设计3常　静(武汉数字工程研究所　武汉　430074)摘　要　声光可调滤光器(A coust o -optic Tunabl e Filter -A O T F)是根据声光作用原理制成的新型分光器件,AO TF 光谱装置中的核心部分是分光器件发展出的波长扫描系统,主要分为频率合成与射频功率放大两个部分。

集中探讨基于锁相环频率合成技术的计算机控制波长扫描系统设计,为进一步对光谱仪的研究打下基础。

关键词　声光可调滤光器;锁相环频率合成器中图分类号　O 433W avelength Scanning System of AO TF Spectroscopy D eviceChang J ing(W uhan D igital E nginee ri ng Institute,W uhan 430074)A b s tra c t The electronic dis pe rse device -AO TF (acousto -op tic tunable filte r )is a new spectroscope according to acousto -optic effec tion .T he core of AO TF s pec trom eter is t he desi gn of PC -controlled w avelength scanning syste m ,w hich include t w o parts:w avelength scanning and po w er m agni fying .The a rticle is focus on the system based on PLL (phase locked loop)syn 2t hesi ze r .Ke y w o rd s A O TF (acousto -o p tic tunable f ilte r ),lock -in am plif ier C l a s s N um be r O 4331　引言声光学(A cous to -op tic)是研究声与光相互作用引起的物理效应及其规律的一门边缘科学。

光谱分析仪指标参数及操作方法原子发射光谱分析是根据原子所发射的光谱来测定物质的化学组分的。

在正常的情况下，原子处于稳定状态，它的能量是最低的，这种状态称为基态。

但当原子受到能量（如热能、电能等）的作用时，原子由于与高速运动的气态粒子和电子相互碰撞而获得了能量，使原子中外层的电子从基态跃迁到更高的能级上，处在这种状态的原子称激发态。

电子从基态跃迁至激发态所需的能量称为激发电位，当外加的能量足够大时，原子中的电子脱离原子核的束缚力，使原子成为离子，这种过程称为电离。

原子失去一个电子成为离子时所需要的能量称为一级电离电位。

离子中的外层电子也能被激发，其所需的能量即为相应离子的激发电位。

处于激发态的原子是十分不稳定的，在极短的时间内便跃迁至基态或其它较低的能级上。

当原子从较高能级跃迁到基态或其它较低的能级的过程中，将释放出多余的能量，这种能量是以一定波长的电磁波的形式辐射出去的。

每一条所发射的谱线的波长，取决于跃迁前后两个能级之差。

由于原子的能级很多，原子在被激发后，其外层电子可有不同的跃迁，但这些跃迁应遵循一定的规则（即光谱选律），因此对特定元素的原子可产生一系列不同波长的特征光谱线，这些谱线按一定的顺序排列，并保持一定的强度比例。

光谱分析就是从识别这些元素的特征光谱来鉴别元素的存在（定性分析），而这些光谱线的强度又与试样中该元素的含量有关，因此又可利用这些谱线的强度来测定元素的含量（定量分析）。

一、概述光谱分析仪是在平时的光通信波分复用产品中较常使用到的仪表，当WDM系统刚出现时，多用它测试信号波长和光信噪比。

其主要特点是动态范围大，一般可达70dB；灵敏度好，可达-90dBm；分辨率带宽小，一般小于0.1nm；比较适合于测试光信噪比。

另外测量波长范围大，一般在600~1700nm.，但是测试波长精度时却不如多波长计准确。

在光谱的测量、各参考点通路信号光功率、各参考点光信噪比、光放大器各个波长的增益系数和增益平坦度的测试都可以使用光谱分析仪。

波长调制光谱技术波长调制光谱技术是一种常见的光谱分析方法，其基本原理是利用波长调制原理控制光源的波长变化，对样品进行光谱分析，从而得到样品的光学特性参数。

在现代光电子技术和信息处理技术的发展下，波长调制光谱技术得到了广泛的应用，其应用领域包括了化学、生物、环境、医药等多个领域。

一、波长调制原理波长调制原理是指控制光源的波长变化，通常使用AFG（Arbitrary Function Generator 任意函数发生器）发出一定频率的正弦波，控制光源在波长轴上发生正弦波形式的波长变化。

通过增加正弦波的频率，可以得到不同频率段的光学信号，进一步实现分析样品的光谱特性。

二、波长调制式光谱测量系统波长调制式光谱测量系统主要由光源、调制器、样品室、检测器四部分组成，如图2所示。

光源通常采用LED或激光器，调制器主要控制光源的波长变化，样品室存储有待分析样品，检测器通常采用光电二极管或光电探测器等进行信号检测。

1、高信噪比：由于波长调制技术能够降低背景信号和杂散光的干扰，增加了信号和噪音之间的比例，从而提高了信号的质量和信噪比。

2、灵敏度高：光谱信号的强度随着样品的浓度增加而增加，通过控制光源的波长变化，可以使样品吸收特定波长区域的光线，从而增加信号的强度。

3、波长分辨率高：波长调制技术能通过控制光源的波长变化，得到高频段的光学信号，可以提高波长分辨率，从而实现对波长微小变化的精细控制。

1、生物医学：波长调制光谱技术可以用于检测生物体内的光学特性，帮助实现对生物医学信号的检测和分析，例如心电波形、血氧饱和度、血脑屏障渗透情况等。

2、化学分析：可以用于分析材料的结构、性质和化学组成等，例如分析杂质掺杂的样品、表征材料的光学响应等。

3、环境监测：可以用于监测大气污染物的浓度、水的污染程度以及测量太阳辐射等。

四、结论波长调制光谱技术是一种常见的光谱分析方法，其优点包括了高信噪比、高灵敏度和高波长分辨率等，可以在生物医学、化学分析和环境监测等领域得到广泛应用。

各种光的波长各种光的波长可见光的光谱c在这里是光速，x、y和z是空间的坐标，t是时间的坐标，u(x,y,z)是描写光的函数，下标表示取偏导数。

在空间固定的一点（x、y、z固定），u就成为时间的一个函数了。

通过傅里叶变换我们可以获得每个波长的振幅。

由此我们可以得到这个光在每个波长的强度。

这样一来我们就可以从波动方程获得一个光谱。

但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色，我们还的理解视网膜的生理功能才行。

亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系，但真正阐明两者关系的是艾萨克·牛顿。

约翰·沃尔夫冈·歌德也曾经研究过颜色的成因。

托马斯·杨1801年第一次提出三元色的理论，后来赫尔曼·冯·亥姆霍兹将它完善了。

1960年代人们发现了人眼内部感受颜色的色素，从而确定了这个理论的正确性。

人眼中的锥状细胞和棒状细胞都能感受颜色，一般人眼中有三种不同的锥状细胞：第一种主要感受红色，它的最敏感点在565纳米左右；第二种主要感受绿色，它的最敏感点在535纳米左右；第三种主要感受蓝色，其最敏感点在445纳米左右。

杆状细胞只有一种，它的最敏感的颜色波长在蓝色和绿色之间。

每种锥状细胞的敏感曲线大致是钟形的。

因此进入眼睛的光一般相应这三种锥状细胞和杆状细胞被分为4个不同强度的信号。

因为每种细胞也对其他的波长有反映，因此并非所有的光谱都能被区分。

比如绿光不仅可以被绿锥状细胞接受，其他锥状细胞也可以产生一定强度的信号，所有这些信号的组合就是人眼能够区分的颜色的总和。

如我们的眼睛长时间看一种颜色的话，我们把目光转开就会在别的地方看到这种颜色的补色。

这被称作颜色的互补原理，简单说来，当某个细胞受到某种颜色的光刺激时，它同时会释放出两种信号：刺激黄色，并同时拟制黄色的补色紫色。

事实上，某个场景的光在视网膜上细胞产生的信号并不是完全被百分之百等于人对这个场景的感受。

人的大脑会对这些信号处理，并分析比较周围的信号。

光谱分析检测报告1.引言光谱分析是一种广泛应用于化学、物理、生物等领域的分析方法。

通过测量样品在不同波长范围内的吸收或发射光谱，可以获得样品的化学成分、结构和性质等信息。

本报告旨在通过光谱分析的步骤和思路，介绍一种常见的光谱分析检测方法。

2.样品准备在进行光谱分析之前，首先需要准备样品。

样品的准备包括收集样品、样品的制备和样品的处理等步骤。

收集样品时应注意采样方法的选择，确保样品的代表性。

制备样品时应根据分析需求选择适当的方法，如溶解、浓缩、稀释等。

处理样品时应注意去除可能干扰分析结果的杂质。

3.仪器设备光谱分析需要使用特定的仪器设备，如分光光度计、光谱仪等。

在选择仪器设备时，应根据分析要求和样品性质来确定合适的设备。

同时，还需要对设备进行校准和调试，确保其正常工作。

4.光谱测量光谱测量是光谱分析的核心步骤。

在进行光谱测量前，应根据样品的特性选择合适的测量模式，如吸收光谱、发射光谱等。

对于吸收光谱测量，需要将样品溶液放置在光路中，通过光谱仪器测量吸收光强。

对于发射光谱测量，需要将样品激发产生发射光，通过光谱仪器测量发射光强。

在测量过程中，应注意控制测量条件，如波长范围、光强范围、测量时间等。

5.数据处理测量得到的光谱数据需要进行数据处理，以提取有用信息。

常见的数据处理方法包括峰识别、峰面积计算、峰拟合等。

峰识别可以帮助确定样品中的特定组分，峰面积计算可以估计组分的含量，峰拟合可以拟合样品的光谱曲线。

6.结果分析通过光谱分析得到的结果需要进行分析和解释。

首先，可以根据光谱的特征波长和峰形来推断样品的化学结构和性质。

其次，可以与已有的标准光谱进行比较，以确定样品的成分和含量。

最后，还可以根据光谱分析的结果，对样品进行质量评价、品质检测等。

7.结论光谱分析是一种强大的分析方法，可以广泛应用于科学研究和工业生产中。

通过本报告所介绍的光谱分析步骤和思路，可以帮助读者了解光谱分析的基本原理和操作流程。

同时，也需要根据具体的分析需求和样品特性，灵活运用光谱分析方法，以获得准确可靠的分析结果。