【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱分析，特别是涉及一种光路结构、光谱仪及光谱信号处理方法、电子设备。
技术介绍
1、光谱探测技术的萌芽与兴起，使人类对深入研究感兴趣事物的能力得到了一次质的飞跃。光谱探测技术经过了二十几年的高速发展，已经形成了一门颇具特色的现代化学科。
2、狭缝光谱仪是一种用于测量光的波长分布的仪器。狭缝光谱仪的基本原理是，光通过狭缝后经过光栅或棱镜等分光元件进行色散，将不同波长的光分离开来。然后，这些分离出的光经过一个接收器进行检测和记录。通过测量不同波长处的光强度，可以绘制出光谱图，展示光的波长分布情况。
3、狭缝光谱仪在许多领域都有广泛的应用，包括物理学、化学、生物学、天文学等。它可以用于分析物质的成分、测量光源的光谱特性以及研究光与物质的相互作用等。通过狭缝光谱仪，我们可以获取关于光的波长、强度和频谱等信息，从而深入了解光的性质和物质的特征。相对于普通光谱仪，中阶梯光栅光谱仪是一种色散能力更强的光谱仪，常用于分析光谱的精细结构。常规的中阶梯光栅光谱仪采用中阶梯光栅作为第一级色散元件，用色散棱镜作为第二级色散元件。然而，上述的中阶梯光栅配合色散棱镜的光谱仪更适用于光谱稠密、连续的全光谱段测量。对于光谱稀松的情况，如元素发射光谱，光谱仪传感器靶面上会只在某行上呈现出许多散点。这是因为光谱仪传感器的灵敏度调节通常是整体性的，无法针对单个像元进行调节。由于不同散点的光强差别很大，测量结果的灵敏度取决于单个像元的动态范围和噪声情况。一些能量较高的散点可能会导致测量结果溢出，甚至损坏像元。而如果降低传感器的灵
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种光路结构、光谱仪及光谱信号处理方法、电子设备，以实现提升中阶梯光栅光谱仪光谱分析的灵敏度。具体技术方案如下：
2、一种光路结构，包括：光源及样品模块、分光模块、光电传感器；其中，
3、所述光源及样品模块用于产生待分析的目标光束；
4、所述分光模块包括入射狭缝、球面准直镜、中阶梯光栅、剪切干涉板和柱面反射镜；
5、所述入射狭缝用于接收所述目标光束；
6、所述中阶梯光栅对经过所述入射狭缝和球面准直镜后得到的平行光束在第一方向进行色散；
7、所述剪切干涉板用于将所述中阶梯光栅进行色散后的平行光束，在第二方向进行干涉，所述第二方向与所述第一方向垂直；
8、所述柱面反射镜用于将干涉后的光束反射，并在所述第一方向聚焦到所述光电传感器；
9、所述光电传感器用于将接收的目标光束由光信号转化为电信号，并发送至与其电连接的信号处理模块，以便于所述信号处理模块根据转化的电信号进行空间频域的傅里叶变换，计算所述目标光束的光谱特征信息。
10、可选的，所述光源及样品模块、所述入射狭缝和所述球面准直镜同光轴设置。
11、可选的，所述入射狭缝为具有狭缝的遮光板，所述狭缝对准所述球面准直镜，以使所述目标光束通过所述狭缝照射到所述球面准直镜上；
12、所述球面准直镜为凹面反射镜，所述凹面反射镜面向所述狭缝，用于将所述目标光束准直为平行光束。
13、可选的，所述中阶梯光栅的衍射级数大于30。
14、可选的，所述剪切干涉板包括：楔形的光学玻璃板，所述光学玻璃板的顶面为半透半反射的第一反射面，所述光学玻璃板的底面为全反射的第二反射面，所述第一反射面以及所述第二反射面形成所述光学玻璃板楔形夹角。
15、可选的，所述柱面反射镜具有柱形凹面镜，所述柱形凹面镜面向所述剪切干涉板，所述柱形凹面镜面的轴线与所述干涉的方向平行，用于对干涉后的光束，在所述色散的方向聚焦，在所述干涉的方向保持，反射到所述光电传感器。
16、可选的，所述光电传感器为二维图像接收传感器。
17、一种光谱仪，包括：上述的光路结构、信号处理模块和显示模块；
18、所述信号处理模块分别与所述光电传感器和所述显示模块电连接；
19、所述信号处理模块根据所述光电传感器转化的电信号进行空间频域的傅里叶变换，计算所述目标光束的光谱特征信息，并通过所述显示模块显示。
20、一种光谱信号处理方法，应用于上述的光谱仪中的信号处理模块，所述目标光束的色散方向为所述光电传感器的横向，所述目标光束的干涉方向为所述光电传感器的纵向；所述方法包括：
21、获取所述光电传感器纵向每列像素数据，每列像素数据包括：像素坐标信息和像素亮度信息；
22、根据获取的每列像素数据的所述像素坐标信息和所述像素亮度信息，对每列像素数据依次进行空间频域的傅里叶变换，计算出每列像素数据对应的光束频域数列，所述光束频域数列包括光束频率与光束强度的对应数据；
23、统计通过每列像素数据计算的光束频域数列，建立所有光束频率与所有光束强度的对应数据，生成目标光束的光谱特征信息。
24、一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
25、存储器，用于存放计算机程序；
26、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述的光谱信号处理方法。
27、本专利技术实施例有益效果：
28、本专利技术实施例提供的光路结构，光源及样品模块产生待分析的目标光束，经过入射狭缝和球面准直镜后得到的平行光束，中阶梯光栅用于对平行光束在第一方向进行色散，剪切干涉板将在第一方向进行色散的平行光束，在第二方向进行干涉，所述第二方向与所述第一方向垂直，柱面反射镜用于将干涉后的光束反射，并在所述第一方向聚焦到所述光电传感器，相较于现有技术，某一波长的光的能量可以分布在干涉方向上，由干涉方向中光电传感器的所有像素较为均匀的承担，从而能提高光电传感器测量光束的灵敏度。另外，与光电传感器电连接的信号处理模块，根据光电传感器转化的电信号进行空间频域的傅里叶变换，计算所述目标光束的光谱特征信息，还可以有效地消除暗电流，平均噪声，并提高信噪比。
29、当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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1.一种光路结构，其特征在于，包括：光源及样品模块(10)、分光模块、光电传感器(31)；其中，
2.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
8.一种光谱仪，其特征在于，包括：如权利要求1～7任意一项所述的光路结构、信号处理模块(32)和显示模块(33)；
9.一种光谱信号处理方法，其特征在于，应用于权利要求8所述的光谱仪中的信号处理模块，所述目标光束的色散方向为所述光电传感器(31)的横向，所述目标光束的干涉方向为所述光电传感器(31)的纵向；所述方法包括：
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器(41)、通信接口(42)、存储器(43)和通信总线(44)，其中，处理器(41)，通信接口(42)，存储器(43)通过通信总线(44
...【技术特征摘要】
1.一种光路结构，其特征在于，包括：光源及样品模块(10)、分光模块、光电传感器(31)；其中，
2.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，
8.一种光谱仪，其特征在于，包括：如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：李振涵，马竞，朱哲华，
申请(专利权)人：北京瑞荧仪器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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