彈光調(diào)制傅里葉變換光譜復(fù)原高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究.pdf

1、是一種高速、寬光譜、高靈敏度的傅里葉變換光譜技術(shù),其在宇宙探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)等瞬態(tài)光譜探測(cè)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。彈光調(diào)制器作為彈光調(diào)制傅里葉變換光譜儀的核心技術(shù)和部件,其調(diào)制頻率高、光程差呈非線性,使得彈光調(diào)制數(shù)據(jù)處理技術(shù)存在難題。因此,如何實(shí)現(xiàn)彈光調(diào)制干涉信號(hào)的高速采樣和存儲(chǔ)、準(zhǔn)確計(jì)算彈光調(diào)制傅里葉變換干涉儀的瞬態(tài)最大光程差,以及如何快速準(zhǔn)確地進(jìn)行光譜復(fù)原、標(biāo)定,成為彈光調(diào)制傅里葉變換光譜儀需要解決的重要科學(xué)問題。<

2、br>　　論文基于傅里葉變換光譜復(fù)原數(shù)據(jù)處理技術(shù)和彈光調(diào)制傅里葉變換干涉儀的工作機(jī)理,對(duì)彈光調(diào)制傅里葉變換光譜復(fù)原高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行研究,開發(fā)了彈光調(diào)制傅里葉變換高速數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。
　　首先,研究了傅里葉變換光譜復(fù)原數(shù)據(jù)處理技術(shù)?；诟道锶~變換光譜理論,分析了時(shí)間調(diào)制型傅里葉變換干涉儀的工作機(jī)理、光譜分辨率和采樣方式;為了抑制頻譜泄露、減小相位歪曲,對(duì)傅里葉變換干涉圖的切趾、相位校正技術(shù)進(jìn)行了研究,基于Forman法和Mertz

3、法的相關(guān)特性,提出了對(duì)稱化相位校正方法。該方法采用高分辨率的干涉圖對(duì)相移頻譜進(jìn)行估計(jì),在頻域內(nèi)完成復(fù)原光譜的相位校正。實(shí)驗(yàn)表明,該方法使得復(fù)原光譜保持了比較高的準(zhǔn)確度,同時(shí)降低了算法復(fù)雜度。
　　其次,以彈光調(diào)制傅里葉變換干涉儀的工作機(jī)理為立足點(diǎn),建立了彈光調(diào)制器的動(dòng)態(tài)模型,針對(duì)彈光調(diào)制干涉信號(hào)的高速、相位非線性特性,采用高速等時(shí)間方式實(shí)現(xiàn)了干涉信號(hào)采樣;以激光為參考光源,通過激光干涉信號(hào)過零計(jì)數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)了瞬態(tài)最大光程差的檢測(cè),

4、完成了光譜復(fù)原和波長標(biāo)定。
　　再次,針對(duì)彈光調(diào)制干涉信號(hào)相位非線性特性,通過分析非均勻離散傅里葉變換算法、D-R算法和基于傅里葉變換矩陣的非均勻快速傅里葉變換算法,提出了加速的非均勻快速傅里葉變換算法。該算法通過核函數(shù)卷積運(yùn)算對(duì)傅里葉系數(shù)進(jìn)行估計(jì),實(shí)現(xiàn)了均勻數(shù)據(jù)的插值。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該算法在合理選擇高斯核函數(shù)和參數(shù)時(shí),能快速準(zhǔn)確地復(fù)原激光光譜和黑體光譜。
　　最后,基于FPGA+DSP架構(gòu),設(shè)計(jì)了彈光調(diào)制高速數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。以高