多通道光譜測試系統方案
多通道光譜測試系統從功能上劃分為照明模塊、光纖多通道光譜采集模塊、多通道成像光譜儀、控制存儲模塊，總體結構如下圖所示，其中的控制模塊包含光譜相機模塊和光源控制模塊。其光譜相機是將分光元件與面陣列相機完美結合，可同時、快速獲取光譜和影像信息；可應用與于多領域的科學研究及工業自動化檢測。光源模塊采用高勻化處理的面陣列結構來滿足系統需求。
系統針對特定的樣品進行信息獲取和分析，借助自主開發的采集分析軟件輸出高穩定性、高精準性的結果，實現圖譜一體化，是一種理想的透射測試方案。
圖1 多通道光譜測試系統-透射式
方案：膜層透過率光譜測試系統- 多通道光纖采集系統：
目前結合成像光譜儀有10、25、30 與40 通道可選，根據本方案測試需求配置40 通道光纖束，光纖芯徑105μm, 長度0.5 米。
基本工作原理：入射狹縫（Entrance Slit）位于準直系統的前焦面上，樣品（Target）的入射光經準直光學系統準直后，進過棱鏡- 光柵- 棱鏡色散后有成像系統將光能按波長順序成像在探測器的不同位置上。然后在垂直于狹縫方向使被測物與狹縫實現一維相對運動，得到被測物的二維空間信息與光譜信息，得到高光譜數據立方體，而結合多通道光纖束則無需機械掃描運動結構，方可實現對多點目標光譜的實時監測。
圖4 成像光譜儀原理圖
圖5 設備實體
表 1：成像光譜儀參數配置：
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序號 |
技術指標 |
備注 |
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1 |
Image-λ-V10E-HR |
多通道高光譜相機 |
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2 |
光譜分辨率 |
<2nm |
@18μm slit |
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3 |
光譜通道 |
40 Bands |
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4 |
相機像素 |
1936*1456 |
53fps@1440通道，160fps@（176通道） |
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5 |
像元尺寸 |
4.54μm*4.54μm |
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6 |
光譜儀狹縫寬度 |
18μm |
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7 |
相機通訊方式 |
USB3.0 |
必須連接計算機的USB3.0端口 |
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8 |
相機供電 |
DC5V/3A |
切勿使用非標電源 |
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9 |
相機尺寸 |
36cmx10cmx11cm |
含光纖融合結構 |
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10 |
光纖長度 |
36cm/根 |
光纖不可拆卸、勿折疊 |
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11 |
光纖數量 |
40根 |
|
表 2：光源技術指標：
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序號 |
名稱 |
技術指標 |
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1 |
內徑尺寸 |
20cm |
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2 |
輸出電壓 |
DC12V |
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3 |
總功率 |
160W（可擴展到Max280W） |
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4 |
輸入電壓 |
AC220V-240V |
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5 |
光強（工作距離25~42cm時） |
10mw~22mw |
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6 |
亮度調節 |
0-100%不可調 |
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7 |
光譜范圍 |
全波段（鹵素燈珠350nm~2500nm） |
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8 |
有效光距 |
40cm-42cm |
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9 |
有效光徑 |
10cm*10cm~12cm*12cm 標準10cm*10cm |
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10 |
均勻度 |
大于95%@（標準10cm*10cm） |
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11 |
區域大小 |
15cm*15cm（MAX） |
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12 |
標準偏差 |
0.25-0.96 |
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13 |
平均值 |
10.79mw-22.35mw |
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14 |
相對標準偏差 |
2.3%-4.3% |
圖6 探頭分布
圖7 軟件界面
應用案例：
對不同厚度的薄膜樣品進行透射光譜采集，通過透射率分析其在不同波長下的表現，為生產、質檢、材料等環節提供技術支持。
軟件功能：
● 多種相機Binning設置
圖 不同厚度的薄膜透射譜
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