基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法技术

本发明专利技术公开了基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法，包括：计算光谱MEMS法珀腔芯片波长点典型式排布方式中各典型段包含的波长点数目；根据光谱MEMS法珀腔芯片的波长响应范围计算各典型段包含的特征波长点；结合特征波长点数目对阵列式光谱MEMS法珀腔芯片子单元进行阵列式排布；结合特征波长点的波长值采用间隔排布方式对子芯片阵列进行顺序排布。本发明专利技术将单点型MEMS光谱芯片转化为阵列式MEMS光谱芯片，有效提升光谱MEMS法伯腔芯片的采集效率及稳定性。同时，将传统单点型光谱MEMS法珀腔芯片的波长点均分式排布转化为基于样品吸收峰的典型式排布，增加待测样品组分特征信息的获取量提升光谱分析准确率。特征信息的获取量提升光谱分析准确率。特征信息的获取量提升光谱分析准确率。

【技术实现步骤摘要】
基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法


[0001]本专利技术涉及光谱MEMS芯片
，具体的说，是一种基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法。

技术介绍

[0002]随着微机电技术的发展，近红外光谱仪的微型化是近些年的发展重点，目前最常见的微型化近红外光谱仪是基于Fabry
‑
Perot(法伯腔)干涉可调滤波芯片的，MEMS法珀腔芯片的光学原理是基于法布里
‑
珀罗干涉原理，通过半导体集成电路工艺制成的分光芯片，以不同电压驱动芯片，实时改变MEMS法珀腔芯片的腔长，获得不同窄波光谱。这类单点型光谱MEMS法珀腔芯片靠时分途径完成全刻度(FSR)光谱范围的波长扫描，该方法需要逐步改变电压值进而改变腔长来逐一采集各个波长点的光谱数据，若单点型光谱MEMS法珀腔芯片采集单一波长点光谱数据需要的时间是1秒，实际包含M个波长点，则可以计算出每次采集待测样品单条光谱数据所需时间为1*M秒，微型化光谱仪包含的波长点越多，采集单条光谱数据耗时越久，这种采集方式严重影响光谱采集效率；同时，单点型光谱MEMS法珀腔芯片的波长点常常为均分式排布，即每两个相邻波长点之间的波长范围相等，这种排布方式采集了过多与待测样品组分特征信息关联度较小的数据，这种排布方式会严重影响光谱分析准确率，较低的分析准确率及效率会严重制约微型化近红外光谱技术的发展，因此，如何提高光谱MEMS法珀腔芯片的采集效率及分析准确率成为必须要解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法，将单点型MEMS光谱芯片转化为阵列式MEMS光谱芯片，通过静态式多通道采集进而有效提升光谱MEMS法伯腔芯片的采集效率及稳定性。
[0004]本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：
[0005]基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法，包括：
[0006]步骤a.计算光谱MEMS法珀腔芯片波长点典型式排布方式中各典型段包含的波长点数目；
[0007]步骤b.根据光谱MEMS法珀腔芯片的波长响应范围计算各典型段包含的特征波长点；
[0008]步骤c.结合特征波长点数目对阵列式光谱MEMS法珀腔芯片子单元进行阵列式排布；
[0009]步骤d.结合特征波长点的波长值采用间隔排布方式对子芯片阵列进行顺序排布。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤a中，包括基于样品吸收峰的典型式排布，具体方法为：
[0011]对光谱MEMS法珀腔芯片波长点进行典型式划分，划分为两个典型段，分别为特征典型段及非特征典型段，其中，特征典型段是以实际待测样品组分含量光谱吸收峰为中心
进行特征点划分，非特征典型段是远离光谱吸收峰的波长点进行划分，且特征典型段包含的波长点数目大于非特征典型段的波长点数目。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤a中，特征典型段包含的波长点数目向上取整，非特征典型段向下取整。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤b中，包括以均分式波长点划分方式为基准，计算各典型段包含的特征波长点；具体步骤包括：
[0014]b1.光谱MEMS法珀腔芯片波长响应范围为(λ1～λ2)nm，包含的光谱特征波长点为M个，计算相邻两个特征波长点之间的波长范围
[0015]b2.若特征典型段的波长点密度为均分式波长点密度的b倍，则特征典型段两个相邻特征波长点之间的波长范围为H2＝H1/b，可以计算出特征典型段的波段范围H3＝(A1‑
1)*H2，A1为特征典型段包含的波长点数目；
[0016]b3.计算出非特征典型段的波段范围H4＝λ2‑
λ1‑
H3；
[0017]b4.计算出非特征典型段两个相邻特征波长点之间的波长范围H5＝H4/(A2‑
1)，A2为非特征典型段包含的波长点数目；
[0018]b5.设定实际待测样品组分含量光谱吸收峰的波长值为λ3，采用以待测样品光谱吸收峰的波长点为中心点进行特征波长点选取，得到特征典型段包含的特征波长点。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述采用以待测样品光谱吸收峰的波长点为中心点进行特征波长点选取，得到特征典型段包含的特征波长点；
[0020]当A1为奇数时，采用以待测样品光谱吸收峰的波长点为中心点进行特征波长点选取，得到特征典型段包含的特征波长点分别为取，得到特征典型段包含的特征波长点分别为当A1为偶数时，采用以待测样品光谱吸收峰的波长点为中心对称点进行特征波长点选取，得到特征典型段包含的特征波长点分别为
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤b中，得到特征典型段包含的特征波长点，还包括：
[0022]若特征典型段中最小波长值小于光谱MEMS法珀腔芯片波长响应范围最小值，则将设定为λ1，进而特征典型段包含的特征波长点分别为[λ1，λ1+H2，λ1+2H2，
……
λ1+(A1‑
1)A2]，进一步计算出非特征典型段包含的特征波长点分别为[λ2‑
(A2‑
1)A5，
……
λ2‑
2A5，λ2‑
H5，λ2]；
[0023]若特征典型段中最大波长值大于光谱MEMS法珀腔芯片波长响应范围最大值，则将设定为λ2，进而特征典型段包含的特征波长点分别为[λ2‑
(A1‑
1)A2，
……
λ2‑
2H2，λ2‑
H2，λ2]，进一步计算出非特征典型段包含的特征波长点分
别为[λ1，λ1+H5，λ1+2H5，
……
λ1+(A2‑
1)H5]；
[0024]若可知特征典型段的波长范围均被包含在光谱MEMS法珀腔芯片波长响应范围(λ1～λ2)中，则无需对特征典型段的特征波长点进行处理，将特征典型段的特征波长范围进行剔除后计算非特征典型段的特征波长点，非特征典型段首尾波长点的波长值分别为(λ1，λ2)。
[0025]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤c中，包括：在光谱MEMS法珀腔芯片阵列中，每个特征波长点对应了一个芯片子单元，采用方形矩阵排布方式对芯片子单元进行阵列式排布。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤d中，包括：
[0027]在对子芯片进行阵列式排布时，采用特定间隔排布方式将相邻特征波长点的子芯片间隔开，采用的特定间隔排布方式为首尾间隔式或首中间隔式。
[0028]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤d中，采用首尾间隔排布方式，具体为：设定M个特征波长点的波长范围分别为(K1，K2，
……
K
M
)，在阵列式光谱MEMS法珀腔芯片中，第一个芯片子单元对应的特征波长点为K1nm，第二个芯片子单元对应的特征波长点为K
M
nm，第三个芯片子单元对应的特征波长点为K2nm，第四个芯片子单元对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法，其特征在于，包括：步骤a.计算光谱MEMS法珀腔芯片波长点典型式排布方式中各典型段包含的波长点数目；步骤b.根据光谱MEMS法珀腔芯片的波长响应范围计算各典型段包含的特征波长点；步骤c.结合特征波长点数目对阵列式光谱MEMS法珀腔芯片子单元进行阵列式排布；步骤d.结合特征波长点的波长值采用间隔排布方式对子芯片阵列进行顺序排布。2.如权利要求1所述基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法，其特征在于，所述步骤a中，包括基于样品吸收峰的典型式排布，具体方法为：对光谱MEMS法珀腔芯片波长点进行典型式划分，划分为两个典型段，分别为特征典型段及非特征典型段，其中，特征典型段是以实际待测样品组分含量光谱吸收峰为中心进行特征点划分，非特征典型段是远离光谱吸收峰的波长点进行划分，且特征典型段包含的波长点数目大于非特征典型段的波长点数目。3.如权利要求2所述基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法，其特征在于，所述步骤a中，特征典型段包含的波长点数目向上取整，非特征典型段向下取整。4.如权利要求2所述基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法，其特征在于，所述步骤b中，包括以均分式波长点划分方式为基准，计算各典型段包含的特征波长点；具体步骤包括：b1.光谱MEMS法珀腔芯片波长响应范围为(λ1～λ2)nm，包含的光谱特征波长点为M个，计算相邻两个特征波长点之间的波长范围b2.若特征典型段的波长点密度为均分式波长点密度的b倍，则特征典型段两个相邻特征波长点之间的波长范围为H2＝H1/b，可以计算出特征典型段的波段范围H3＝(A1‑
1)*H2，A1为特征典型段包含的波长点数目；b3.计算出非特征典型段的波段范围H4＝λ2‑
λ1‑
H3；b4.计算出非特征典型段两个相邻特征波长点之间的波长范围H5＝H4/(A2‑
1)，A2为非特征典型段包含的波长点数目；b5.设定实际待测样品组分含量光谱吸收峰的波长值为λ3，采用以待测样品光谱吸收峰的波长点为中心点进行特征波长点选取，得到特征典型段包含的特征波长点。5.如权利要求4所述基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法，其特征在于，所述采用以待测样品光谱吸收峰的波长点为中心点进行特征波长点选取，得到特征典型段包含的特征波长点；当A1为奇数时，采用以待测样品光谱吸收峰的波长点为中心点进行特征波长点选取，得到特征典型段包含的特征波长点分别为到特征典型段包含的特征波长点分别为当A1为偶数时，采用以待测样品光谱吸收峰的波长点为中心对称点进行特征波长点选取，得到特征典型段包含的特征波长点分别为
6.如权利要求5所述基于样品吸收峰的阵列式光谱MEMS芯片排布方法，其特征在于，所述步骤b中，得到特征典型段包含的特征波长点，还包括：若特征典型段中最小波长值小于光谱MEMS法珀腔芯片波长响应范围最小值，则将设定为λ1，进而特征典型段包含的特征波长点分别为[λ1，λ1+H2，λ1+2H2，
……
λ1+(A1‑
1)H2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，张国宏，陈宫傣，闫晓剑，赵浩宇，
申请(专利权)人：四川启睿克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：