第34卷，第4期 2014年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
光谱仪动态采样时间特性的研究
熊慧1.2，杨雪1.2，周梅，李刚2*，林凌 1.天津工业大学电气工程与自动化学院，天津300387
2：天津大学精密仪器测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072
Vol. 34,No. 4 -pp1130-1134
April,2014
摘要在实时传输的光谱仪数据采样中，通常存在采样时间间隔不等的现象，这使得实时传输光谱仪在一些特殊场合的应用受到较大的限制，如在预测能力更强，检测精度更高的动态光谱分析法中。而恰恰在动态光谱法等时间分辨光谱分析中对光谱信号的采样定时特性要求更高，时间间隔不等会直接影响光谱分析的结果，得到失真的结论。同时与一般采样所不同的是，光谱仪是一定时间的积分采样，这无形中增加了对光谱仪定时采样特性研究的难度。因此，巧妙地利用锯齿因波的幅值与时间存在一线性编码的关系，对某一型号的光谱仪进行采样时间及采样时间间隔的测试与分析，测试表明采样时间与积分时间的设置相关，同时时间间与积分时间也息息相关，进一步探究了该型号光谱仪在不同积分时间下采样时间间隔波动的范围研究对注重光谱时间特性的分析法提供积分时间选取的参考依据，同时也提出广一种评估动态时间特性的方法，有利于光谱的动态特性的评估与应用，
关键词动态采样时间特性；光谱仪；采样时间间隔；线性编码；积分时间
中图分类号：TH741
引言
文献标识码：A
D0I : 10, 3964/j. issn. 1000-0593 (2014 )04-1130-05
长，研究较少。虽有学者提出一种“软”过零检测法口，根据计算的过零位置对信号进行等光程插值重建，并将重建后的信号作傅里叶变换和相位校正，获得最终的红外光谱。但这
由于光谱分析技术操作简单、快速、无损、成本低等优点，使其在医药1、食品2]、农业3、化工等领域应用广泛。动态光谱法更是潜力无穷，和传统检测方法相比，它能消除个体差异和测量条件的影响，降低建模难度，提高校正模型的预测能力和检测精度。自前，动态光谱法已实现无创血液成分测量4.5]、复杂溶液成分测量4等。在动态光谱法等时间分辨光谱中，对采样的时间序列要求较高，文献7提出应用光电容积脉搏波方法测量血氧浓度中，“光谱的测量必须在一个时间点上完成，任何时间差都会带来误差”，但是，经实验发现，在实时传输的光谱信号采集中，采样时间并不是均匀的，会降低光谱测量法的精度。因此，为了尽可能提高动态光谱法等的检测精度，对实时传输的光谱仪采样时间动态特性的研究就尤为重要。
针对动态采样的时间动态特性，学者们进行广相关研究，但主要针对的是常规采样，即采样时间较短，提出了如过零法、非线性评价-1及谱分析等时间间隔偏差量化方法。而针对光谱仪此类一定时间的积分采样，即采样时间较
收稿日期：2013-06-27，修订日期：2013-09-28
种方法主要针对信号重构，对于采样时间间隔的偏差并未进行研究。
光谱仪在采样中除固定的采样时间间隔影响外，还存在非固定的时间波动影响，这对动态光谱分析法影响更为严重，而且这类积分采样的动态时间测量比较难。针对光谱仪积分时间采样的非均匀性及测量难度大，本文巧妙地运用锯齿因波的“定时垒标”功能，即锯齿波的幅值与时间成一定的缩码关系，对光谱仪这类积分采样的时间动态特性进行测量分析，为后续光谱数据的处理与重建提供参考依据
测量方法
1.1传统采样间隔偏差的测量
传统的短采样时间间隔误差估计方法有：分解信号法和正弦拟合法。分解信号法是一种基于模型的间隔偏差估计算法：即对采样数据进行相位解调，求解间隔偏差的估计值，但是该法估计间隔偏差时，在开始和结尾处失真很大。正弦
基金项目：国家自然科学基金项目(30973964)和天津市应用基础及前沿技术研究计划项目(11JCZDJC17100)资助作者简介：熊慧，1978年生，天津工业大学电气工程与自动化学院副教授
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