利用远距离宽频带FTIR辐射源和同步接收机进行红外相对传输光谱测量.docVIP

利用远距离宽频带FTIR辐射源和同步接收机进行红外相对传输光谱测量 　　摘要:本文介绍一种经改进后能够给出目标源辐射量调制光谱的FTIR测量设备。为了使干涉扫描与调制信号的探测同步,将干涉扫描信号通过微波射频传输到位于辐射方向下程的红外接收机。利用该同步信号和经调制后的红外信号,接收机可以给出目标源的辐射经过大气传输后的光谱分布。实验表明,即使在长达4km的(大气)路径上,该测量方法也能给出好的相对传输光谱结果。 　　Abstract: One of these FTIR instruments has been modified to provide a modulated spectrum as a source quantity. Interferometric scan signals are transmitted by microwave radio to an infrared receiver downrange in order to synchronize the detection of the modulated signals. The receiver uses the synchronization signals and the modulated infrared signals to obtain a source spectrum after propagation through the atmosphere.The technique appears to give good relative transmission estimates even up to 4 kilometers. 　　关键词:FTIR;辐射测量;大气传输 　　Key words: FTIR;radiation measuring;atmospheric transmission 　　中图分类号:TH744 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)19-0116-02 　　 　　0引言 　　与其它获取光谱辐射数据的方法相比较,傅立叶变换红外辐射计(FTIRs)有很多优点。这是因为FTIR的测量原理是采用了对光谱信息在时域的色散而不是空域的色散,即所有波长的辐射能量同时投射到探测器上(无需把探测器分间隔排列)。其次,由于其光谱分辨率是由扫描时间来确定的,因此它不依赖于光学系统通光孔径的大小。此外,利用激光作基准来保证其光谱定位,从而就保证了光谱测量的精度。 　　典型情况下,FTIRs的测量原理是将所接收的光分成两路并使其在迈克尔逊干涉仪中进行自调制(自干涉)。干涉仪中包括有一个探测器,用于对调制后的光能量进行采样。调制后的光能经对时域输出信号进行傅立叶变换处理后就给出了对应于其光谱分布的频率量。Bomem公司MR系列的FT光谱辐射计就是这样一种干涉仪,该光谱辐射计已经改造并用于调制高温黑体源的辐射。黑体源的辐射光被输入到干涉仪中并实现自调制。代替探测自干涉的是,干涉仪的输出信号由FTIR的输出孔径输出,这样就可以认为辐射源的光谱分布是按不同的时域频率调制的。 　　这种从接收到发射的改变就要求把接收机设计成既有探测器又能对所探测到的时域信号进行FT变换的系统。本迈克尔逊干涉仪包括一个电动扫描器,用于对黑体源的辐射光按脉冲段进行调制。这样以来,由发射机提供给接收机的射频信号就可以使探测时间与调制脉冲同步。该同步信号可以使扫描器扫描一周的回转时间不包括在信号探测(时间)中(增加信噪比)。此干涉脉冲从每秒十次到每秒六十次任意产生,其光谱分辨率从1个波数到16个波数变化。 　　在过去的实验中是把发射机放在距离接收机4km的地方,并进行了一些相对传输特性的测量。这些测量中的传输介质包括石墨烟尘以及一个透过率已知的塑料样品。本文中提供了部分相对传输特性的测量结果。从实验结果来看,这种测量方法同时具有测量距离远、分辨率及灵敏度高等优点。 　　1FTIR 系统介绍 　　本FTIR系统是由光机子系统、电子子系统及数据处理和控制子系统构成。其中的干涉仪是光机系统的主要组成部分。干涉仪的作用相当于一个斩波器,其斩波频率是波长的函数。这些不同的频率由FTIR处理器检测并被分解成一个光谱。 　　两束入射光束均被分束器分成两束光线并被引射到角立方体反射镜的较低部位。然后,该光线被反射到角立方体反射镜的较高部位,随后又被折射到分束器的上半部;在此处两个波束重新会合。入射光束的一个分量的光程大于其被分开的另一光分量的光程。当摆动臂绕其支点摆动时,其中的一个角反射镜靠近分束器而另一个角反射器则远离分束器。这种改变两个光分量的光程以便使其实现自干涉的方法就能在输出端给出时域调制。根据光的相干性原理,即使宽频带光