标题:
光纤光谱仪的温漂与温度补偿:实验验证与精度提升
内容:
一、概述
电子元器件的温漂现象,即其输出信号随温度变化而漂移,是电子设备中常见的问题。在光谱仪中,这种现象尤为显著,对测量精度产生不良影响。为了减小温漂,我们提出了一系列补偿措施,并通过实验验证了其有效性。
二、模型描述
我们选择具有多个特征谱线的汞氩灯光源,并放置在可设置温度的高低温环境箱内。通过多组实验数据,我们建立了基于温度补偿的多项式关系,并确定了像元位置、波长、温度的三者关系。
三、具体定标流程
- 初始设定温度,并在每个温度点定标结束后,温度逐步增加ΔT。
- 接入标准光源,记录不同温度下的特征谱线峰值波长所对应的像元位置。
- 当所有温度点测试完毕后,进行曲面拟合,得到多项式系数c0~c9,从而完成了基于温度补偿的波长定标。
四、实验操作过程
- 我们使用SR75C光纤光谱仪,其波长范围为180~340nm,像元总数为2048个。选择2-4个汞氩灯的特征波长峰值,并记录不同温度下标准波长所对应的探测器像元位置。
- 采用基于最小二乘法的三次多项式拟合方法求解多项式系数c0~c9,并计算均方根RMSE以评估拟合精度。
- 在低温0℃和高温40℃下测试了定标后光谱仪的测试峰值波长,并与标准波长进行差值分析。
五、结果分析
通过对比实验前后的数据,我们发现波长定标精度有了显著提升。这说明我们提出的温度补偿方法是有效的,有助于减小温漂现象,提高光谱仪的测量精度。
六、结论
我们的实验验证了温度补偿方法的有效性,并证明了其在提高光谱仪测量精度方面的潜力。未来,我们将进一步优化这一方法,以进一步减小温漂,提升光谱仪的性能。
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