第35卷，第4期 2015年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.35,No.4-ppl134-1137
April,2015
基于AOTF的成像光谱仪及其在同色异谱目标鉴别中的应用
刘康，高志帆，昊琼水，曾立波
武汉大学电子信息学院，湖北武汉430079
摘要为了同时获得同色异谱目标的光谱信息和空间分布信息，设计了基于声光可调谐滤波器（acousto optic tunablefilter，AOTF>的成像光谱仪，主要包括前置成像透镜组、AOTF滤光成像模块、AOTF驱动器、CCD图像检测器、图像采集卡和计算机。在计算机的控制下，实现波长的快速扫描，获取每个设定波段下的灰度图像，构建一个光谱图像立方体，因此可以获得图像中任意一点的光谱信息。所设计的成像光谱仪，光谱范围为550～1000nm，光谱分辨率2.6nm@632nm），光谱扫描速度快，任意两个波长之间的切换时间小于80us，整个仪器无机械运动部件，功耗低，抗振能力强。利用该仪器对真假攻瑰花进行了鉴别试验，对涂改物证进行了信息复原实验，并成功地辨别出真假玫瑰花和复原出涂改物证，证实了该成像光谱
仪具有优异的同色异谱目标鉴别本领，在同色异谱物质的鉴别上具有广阔的应用前景。关键词成像光谱仪；AOTF；同色异谱；目标鉴别
中图分类号：TH744.1：
文献标识码：A
引言
D0I : 10. 3964/j issn. 1000-0593 (2015 )04-1134-04
信噪比和灵敏度高，但是抗震防潮性能差，成本也较高 Hadamard变换型仪器存在价格昂贵，数据量大，对硬件电路要求高等缺点：而电调谐滤光器具有机械结构简单灵活、
任何物质均有着自已独特的光谱，利用光谱信息可以对不同的物体进行分辨和识别，3]。经典光谱仪只能提供目标的光谱信息而无法提供其空间分布信息，而基于二维面阵探测器的成像仪器则只能提供目标的空间分布信息，不能反映自标的光谱特性。近年来兴起的成像光谱仪综合广经典光谱仪和成像仪器的优点，能够同时提供目标的光谱信息和空间分布信息
按照扫描方式的不同，成像光谱仪可分为三种4：扫币式（whiskbroom）、推带式（pushbroom）、凝视式（staring）。凝视式成像系统无需样品与成像光谱仪做相对运动即可成像，是地面应用的首选方式。分光器件是成像光谱仪的核心部件，按照分光器件的不同又可将其分为：光栅色散型、滤光片型、干涉型（傅里叶变换）、Hadamard变换型和电调谐滤光器型；光栅色散型又分为扫描-单通道检测器和固定光路-阵列检测器两种类型。光栅扫描型仪器波长扫描速度慢、光谱存在缺级现象、抗震性较差：固定光路-阵列检测器型仪器扫描速度快，长期稳定性好，抗干扰能力强，不足之处是光通量和信噪比较低：；滤光片型仪器存在机械扫描部件，波长扫描速度慢，分辨率低；干涉型仪器分辨率高、扫描速度快、
收稿日期：2014-07-28，修订日期：2014-11-08
基金项目：申国石油科技创新基金项目(2012D-5006-0102)资助
作者简介：刘康，1988年生，武汉大学电子信息学院硕士研究生
没有可移动部件，成本相对较低等优点“.，十分适合于光谱成像仪器。
声光可调谐滤波器（AOTF)是一种新型的电调谐通带滤波器，其调谐速度快，衍射效率高，光谱分辨率高，被誉为，成像。我们设计了一种基于AOTF的光谱成像系统，并以真假玫瑰花和经涂改后的报纸作为被测样品进行鉴别实验，取得了良好的实验效果。
系统结构和工作原理 1
1.1系统结构
系统总体结构如图1所示，主要包括了可见-近红外光源、前置成像透镜组、AOTF成像模块、CCD图像检测器、图像采集卡、AOTF驱动器和计算机，
A0TF成像模块的工作波段范围为550～1000nm，对应的A0TF驱动器射频信号频率为92～185MHz，驱动功率为2W，A0TF人射光孔径角为4.3°～5.9°，出射面衍射光偏离角为5.9°~6.8°，A0TF通光孔径为10mm×10mm。
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