【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于校准光谱仪装置的方法和一种用于校准光谱仪装置的系统。进一步地，本专利技术涉及一种用于执行用于校准光谱仪装置的方法的计算机程序和计算机可读存储介质。该方法和装置可以特别地用于校准用于红外光谱区域、具体地是近红外光谱区域和中红外光谱区域的研究的光谱仪装置。然而，其他光谱仪装置也是可行的。
技术介绍
1、光谱方法广泛用于研究、工业和客户应用中，以实现比如光学分析和/或质量控制等多种应用。可以在食品、农业、制药、医疗、生命科学等领域找到用例。有多种方法(比如光度测定法、吸收测定法、荧光测定法和拉曼光谱测定法)可用，以实现定性和/或定量样本分析。这些方法通常涉及将特定波长下的光谱信息(比如样本的辐照度)映射到光谱装置的特定物理部分，例如，检测器像素、时间间隔等。
2、通常，光谱方法的成功应用要求光谱装置性能可靠、波动性可忽略不计，特别是当将来自各种光谱装置的测量结果相互比较时。具体地，对于同一类型的各种光谱装置，特定样本的光谱数据至少应该相似或相同。
3、对于光谱装置来说，两个系统性质通常对于可靠性能至关重要：首先，波长校准可能非常重要，这意味着显示或测量的波长至少在给定的容差水平内是正确的。在像素化光谱装置中，使用分配给特定波长的光敏像素，波长校准可以包括将基于傅立叶变换的摄谱仪的各个像素或时域映射到其相应的波长上。其次，串扰校准(也称为杂散光校准)可能非常重要。在理想操作中，光谱装置将要研究的样本的光谱信息映射到多个信号通道上。理想情况下，一个单一通道可能包含来自样本的非常窄光谱范围内的信
4、通常不需要对光谱装置进行进一步校准(比如光谱装置的灵敏度校准)，特别是在要确定相对度量(即，样本的吸收和/或反射)的情况下。
5、用于波长校准和/或杂散光校准的各种方法是本领域已知的。例如，m.e.schaepman和s.dangel在applied optics[应用光学]，第39卷，第21期，2000年的“solid laboratory calibration of a nonimaging spectroradiometer[非成像光谱辐射计的固体实验室校准]”中描述了一种基于测量计划的非成像光谱辐射计的实验室校准。各个校准步骤包括信噪比、噪声等效信号、暗电流、波长校准、光谱采样间隔、非线性、方向和位置效应、光谱散射、视场、偏振、辐射源尺寸效应以及特定仪器的温度依赖性的表征。
6、c.tseng、j.f.ford、c.k.mann和t.j.vickers：“wavelength calibration of amultichannel spectrometer[多通道光谱仪的波长校准]”，applied spectroscopy[应用光谱学]，第47卷，第11期，1993年，披露了一种用于多通道光谱仪的波长校准的自动化程序。该程序使用氖原子谱线作为波长标准。
7、a.k.gaigalas、l.wang、h.-j.he和p.derose：“procedures for wavelengthcalibration and spectral response correction of ccd array spectrometers[ccd阵列光谱仪的波长校准和光谱响应校正程序]”，journal of research of the nationalinstitute of standards and technology[美国国家标准与技术研究院研究杂志]，第114卷，第4期，2009年，描述了一种用于在扩展波长范围内采集分析物光谱并验证波长和强度分配的程序。
8、us2020/0056939 a1描述了一种校准光谱仪模块的方法。该方法包括：使用光谱仪模块执行测量以生成光谱仪模块的波长与操作参数校准数据；使用光谱仪模块执行测量以生成光谱仪模块的光学串扰和暗噪声校准数据；以及使用光谱仪模块执行测量以生成光谱仪模块针对已知反射率标准的全系统响应校准数据。该方法进一步包括：在耦接到光谱仪模块的存储器中存储校准记录，该校准记录并入有波长与操作参数校准数据、光学串扰和暗噪声校准数据以及全系统响应校准数据；以及由光谱仪模块将该校准记录应用于测量结果。
9、cn 103226095 b披露了一种在doas烟气分析仪内使用二氧化硫标准气体对光谱仪进行实时在线波长校准的方法。
10、us 7,839,502 b2描述了用于光谱仪的波长校准方法。这些方法基于模型和校准光谱的对应测量值块的逐步相对移位的原理，其中为每个移位步骤计算一个相关值。为相关值达到最佳的每个测量值块确定移位值。为每个测量值块确定由测量值块的位置标记和相关联的移位值组成的值对。这些值对表示用于拟合到合适的分配函数的设计点。以这种方式获得的系数可以直接用作波长分配的系数，或者与现有第一波长分配的系数组合，在这方面，它们例如代替现有第一波长分配的系数或抵消现有第一波长分配的系数。
11、c.pope和a.baumgartner：“light source for stray light characterisationof enmap spectrometers[enmap光谱仪的杂散光表征的光源]”，proceeding of spie11151,sensors,systems,and next-generation satellites xxiii,1115123[spie论文集11151，传感器、系统和下一代卫星xxiii，1115123]，2019年，披露了一种为卫星光谱仪杂散光表征而开发的光源、及其表征带内、场内杂散光的用途。
12、y.zong、s.w.brown、b.c.johnson、k.r.lykke和y.ohno：“simple spectral straylight correction method for array spectroradiometers[用于阵列光谱辐射计的简单光谱杂散光校正方法]”，applied optics[应用光学]，第45卷，第6期，2006年，描述了一种校正光谱辐射计对由仪器的光谱杂散光引起的测量误差的响应的方法。通过表征仪器对涵盖仪器光谱范围的一组单色激光源的响应，可以获得光谱杂散光信号分布矩阵，该光谱杂散光信号分布矩阵量化了仪器内光谱杂散光信号的幅度。通过使用这些数据，可得到光谱杂散光校正矩阵，并且可以通过简单的矩阵乘法来校正仪器的响应。
13、a.kreuter和m.blumthaler：“stray light correction for solarmeasurements using array本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于校准光谱仪装置(112)的方法，其中，该方法包括以下步骤：
2.根据前一项权利要求所述的方法，其中，该宽带光源(114)包括以下各项中的至少一项：白炽灯；黑体辐射器；电灯丝；LED；SLD；MEMS黑体辐射器。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c)包括以下各项中的至少一项：
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤d)包括以下各项中的至少一项：
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法进一步包括将该项波长校准信息和该项杂散光校准信息中的至少一者应用于通过使用该光谱仪装置(112)确定的测量光谱。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法进一步包括通过使用经校准的光谱仪装置(112)来确定该窄带通滤波器(116)的透射带。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法进一步包括确定蓝移校正，其中，对于该蓝移校正，通过将该检测器装置(118)组装在该光谱仪装置(112)中来生成多个附加检测器信号，其中，该蓝移校正包括通过使用该多个附加检测器信
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法包括确定该检测器装置(118)的至少一个温度，其中，该方法包括针对多个不同的温度确定该项波长校准信息和该项杂散光校准信息中的至少一者。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法进一步包括通过利用组装在该光谱仪装置(112)中的该至少一个检测器装置(118)确定参考样本(136)的多个检测器信号来确定至少一个校正因子。
10.一种用于校准光谱仪装置(112)的系统(110)，其中，该系统(110)包括至少一个宽带光源(114)和具有多个预定透射带的至少一个窄带通滤波器(116)、具体地是多个窄带通滤波器(116)，其中，该系统(110)进一步包括光谱仪装置(112)的至少一个检测器装置(118)，其中，该检测器装置(118)被配置用于根据该检测器装置(118)的照射情况来确定多个检测器信号(170)，其中，该检测器装置(118)包括被配置用于将入射光分离成具有组成波长分量的光谱的至少一个光学元件(120)并且进一步包括多个光敏元件(122)，其中，每个光敏元件被配置用于接收这些组成波长分量之一的至少一部分并用于根据由相应组成波长分量的至少一部分对相应光敏元件的照射情况来生成相应的检测器信号，其中，该系统(110)被配置用于执行根据涉及用于校准光谱仪装置(112)的方法的前述权利要求中任一项所述的用于校准光谱仪装置(112)的方法。
11.根据前一项权利要求所述的系统(110)，其中，该光学元件(120)包括至少一个波长选择元件(124)，其中，该波长选择元件(124)选自由以下各项组成的组：棱镜；光栅；线性渐变滤波器；光学滤波器、具体地是窄带通滤波器；干涉仪。
12.根据前两项权利要求中任一项所述的系统(110)，其中，该系统(110)包括至少一个评估单元(142)，其中，该评估单元(142)包括一个或多个处理器(144)，其中，该评估单元(142)被配置用于执行根据涉及用于校准光谱仪装置(112)的方法的前述权利要求中任一项所述的用于校准光谱仪装置(112)的方法。
13.根据前三项权利要求中任一项所述的系统(110)，其中，该系统(110)包括至少一个光谱仪装置(112)，该至少一个光谱仪装置包括该至少一个检测器装置(118)。
14.一种包括指令的计算机程序，当该程序由根据涉及系统(110)的前述权利要求中任一项所述的系统(110)的评估单元(142)执行时，这些指令使得该系统(110)执行根据涉及用于校准光谱仪装置(112)的方法的前述权利要求中任一项所述的用于校准光谱仪装置(112)的方法。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于校准光谱仪装置(112)的方法，其中，该方法包括以下步骤：
2.根据前一项权利要求所述的方法，其中，该宽带光源(114)包括以下各项中的至少一项：白炽灯；黑体辐射器；电灯丝；led；sld；mems黑体辐射器。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c)包括以下各项中的至少一项：
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤d)包括以下各项中的至少一项：
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法进一步包括将该项波长校准信息和该项杂散光校准信息中的至少一者应用于通过使用该光谱仪装置(112)确定的测量光谱。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法进一步包括通过使用经校准的光谱仪装置(112)来确定该窄带通滤波器(116)的透射带。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法进一步包括确定蓝移校正，其中，对于该蓝移校正，通过将该检测器装置(118)组装在该光谱仪装置(112)中来生成多个附加检测器信号，其中，该蓝移校正包括通过使用该多个附加检测器信号重复步骤c)而确定的至少一项另外的波长校准信息。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法包括确定该检测器装置(118)的至少一个温度，其中，该方法包括针对多个不同的温度确定该项波长校准信息和该项杂散光校准信息中的至少一者。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法进一步包括通过利用组装在该光谱仪装置(112)中的该至少一个检测器装置(118)确定参考样本(136)的多个检测器信号来确定至少一个校正因子。
10.一种用于校准光谱仪装置(112)的系统(110)，其中，该系统(110)包括至少一个宽带光源(114)和具有多个预定透射带的至少一个窄带通滤波器(116)、具体地是多个窄带通滤波器(116)，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·S·温克勒，H·齐默尔曼，A·霍萨克，R·洛夫林契奇，F·施密特，P·辛德勒，
申请(专利权)人：特里纳米克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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