光谱检测原理及相关应用

光谱检测原理及相关应用光谱的产生光与物质的相互作用：当一束光射到物质样品上，可能发生：吸收、透射、反射、散射或者激发荧光等。光谱：以物质吸收、反射、发射或散射光的（相对）强度为纵坐标，以光的波长（或波数或频率）为横坐标所作的图谱。根据波长区域的不同，光谱可分为红外光谱、可见光谱、紫外光谱和X射线光谱等;

根据产生光谱的微粒不同，光谱可分为原子光谱、分子光谱;根据物质与电磁辐射的作用方式不同，光谱可分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱。光谱的分类X射线紫外可见近红外红外远红外微波原子内电子跃迁分子内电子跃迁振动跃迁转动跃迁光谱的获取1、空间色散法——利用棱镜或者光栅分光微型光纤光谱仪1：SMA905连接器2：固定入射狭缝3：长通滤光片4：准直镜5：光栅6：聚焦镜7：柱透镜8：探测器2、干涉法——利用光的干涉原理和方法

傅立叶变换（FT）光谱仪3、其他滤波法

声光可调谐滤波（AOTF）光谱仪

HE4000系列微型光纤光谱仪是一款针对可见光和近红外光测量作好预置的微型光谱仪。外观紧凑小巧，即插即用，操作方便，具有先进的电子系统、功能强大的CMOS探测器，以及高速数据采集电路系统，最快可获得每秒200张图谱。其特点在于带有自动清零功能的16位A/D转换器（增强的电子暗电流校正）、4K深度FIFO系统和USB2.0高速数据传输接口，可快速把仪器采集的数据上传到PC机中进行数据处理及显示；通过配合各种光学平台组件、光源和采样光纤，可以为上千种吸收、反射和发射测量应用搭建各具特色的测试系统。设备主要技术参数：汞氩灯标准图谱：辐射标定图谱：HE4000微型光纤光谱仪1、光谱的响应范围宽；2、军品级温度适应性；

3、冲击振动碰撞试验；高低温后本底噪声初始本底噪声本底噪声变化在0.5‰400nm与1100nm处测量数据抖动≤15%;HE4000微型光纤光谱仪光学遥感在空间探测、地球资源和环境监测以及现代高技术条件下的军事对抗等关键领域发挥了重要作用。在新的军事斗争形式中，地基光电跟瞄设备已成为目标信息获取的主要手段，广泛应用于天文观测、靶场测量、目标识别与跟踪等重要领域。目标环境目标与背景辐射强度和光谱（反射谱和辐射谱）的差异来识别目标，即空间目标与天空背景的可分离性天空背景的光谱辐射特性作为空间目标的环境特征直接影响目标的对比度，获取天空背景的光谱辐射特性数据，是开展空间目标探测和地对空遥感等领域研究的前提和基础。天光背景与跟瞄系统中国电科、中航工业、航天科工等企业低轨目标夜间由于目标自身的信号很弱，白天天光背景信号强，目标信号淹没在天光背景中，因此，必须建立在不同天光背景下光电探测跟踪系统的评估体系。军工相关类科研院所目标跟踪中，目标与背景之间的光谱特征差异将成为目标检测的一个重要依据，也是以分光谱方式来提高目标信号信噪比的理论基础，而这种光谱特征的差异主要源于目标材料反射光谱的不同。在目标检测的实测系统研制之前，对预期的目标与背景之间的信号特征进行仿真，可以有效节约成本和提高效率。各大基地天空背景辐射在不同时段、不同气象条件下、不同地点处的变化规律不尽相同，其对目标探测的影响也不一致，通过积累不同空间目标在各种气象条件下的长期观测数据，为跟瞄系统参数优化提供决策依据。目标用户应用场景——地面空间激光通信系统激光通信系统主要由发射系统、APT（捕获、对准、跟踪）系统和接收系统三个部分组成，后两个系统受天空背景光的干扰，会降低光通信系统的整体效率。天空背景光作为空间激光通信接收系统中遇到的不可避免的主要背景噪声，如果接收到的信号光功率与天空背景辐射相当或弱于后者，系统的信噪比和误码率会降低，若信号光功率远弱于天空背景辐射，则通信中断。

天空背景测量装置能够有效地预测跟瞄系统在该条件下的极限观测能力，为系统性能的评估提供参考。应用场景——海面目标识别现代战争已经进入信息化时代，在海战中如何准确快速的对目标进行识别定位以及舰船自身的隐身防护都是取得战争胜利的关键，因此复杂环境下的光散射研究具有极其重要的战略意义。要对海面上舰船目标的光散射特性进行研究，首要的前提是要对复杂环境的光辐射以及光在复杂环境中的传输特性进行研究。复杂环境的光辐射涉及到天空背景辐射、太阳光的辐射、地表辐射、海面背景辐射以及某目标表面所造成的散射辐射和反射辐射等，而光的传输特性则是指光能传输过程中大气湍流等对它造成的影响，以及大气环境对它造成的衰减。天光背景测量仪（带太阳光度计功能）

产品描述：

唯一将太阳的图像跟踪技术与高光谱测量技术用于大气科学领域测量大气光学参数的仪器。产品采用光栅分光技术，能够一次性获取全部光谱信息，且分辨率大大高于法国的CE318和日本的POM02，能够反演出更多、更精确的大气光学参数信息，产品相对于其它产品具有明显的性能和价格优势。应用领域：气象领域：大气气溶胶光学厚度、谱分布与折射指数测量，气候变化与预测；大气探测：大气中痕量气体与水汽探测；工业领域：工业过程控制及工业气体排放和泄露实时在线连续监测；安监领域：有毒有害等高危气体大范围泄露探测及预警；卫星遥感：大气订正、定标与可靠性检验2013年起，天光背景测量仪探测组件已列装型号装备，目前已交付多批天光背景测量仪（带太阳光度计功能）系统原理框图典型应用案例软件操控界面0304050102一体化设计，性能稳定，适用于外场恶劣环境设备带太阳光度计功能，可实时跟踪太阳获取整层大气光谱透过率及水汽总量既可定点观测用户指定方位的辐射亮度；也可进行全天空扫描，得到全天空背景辐亮度分布；同时根据过顶目标轨迹数据实时测量目标方位的背景辐射亮度覆盖的光谱方位从可见光波段到近红外波段350~1100ｎｍ，光谱分辨率可达0.5ｎｍ，与传统的天空亮度测量系统相比，光谱的分辨率得到了很大的提高。高精度分光谱一体化透过率测量在测量过程中采用基于太阳恒星跟踪的自动定位技术，利用内置天文星图和四象限跟踪结合方式跟踪太阳，保证测量方位的调转精度和偏移精度。天光背景测量产品特色地物光谱仪自然目标大部分表现为各向异性，遥感器、太阳、目标之间的几何关系的变化改变目标反射强度，通常用BRDF来描述。遥感应用中，常假设目标为朗伯反射，与实际情况不符。遥感数据校正，归一化遥感图像，提高量化精度都离不开地面BRDF数