第31卷：第10期 2011年10月
光谱学与光谱
分析
Spectroscopy and Spcctral Analysis
Vol.31,No. 10.pp2874-2878
Oetober,2011
基于数字微镜技术的阿达玛变换近红外光谱仪刘佳，陈奋飞，廖乘胜，许
谦，曾立波，昊琼水”
武汉大学电子信息学院，湖北武汉430079
摘要构建了个基于数字微镜技术的新型阿达玛变换近红外光谱仪，光学信号采用光纤引人，以光栅作为分光元件，利用数字微镜代替传统的机械式阿达玛模板进行光学编码调制，使用单点InGaAs红外探测器检测调制后的光信号，通过快速阿达玛解码还原出原始光谱。通过实验检验了光谱仪的分辨率、信噪比、稳定性以及谱图获取速度等指标。实验结果表明，所研制的光谱仪灵敏度高，信噪比高，响应速度快，体积
小巧，其在油品检测、食品安全等行业有着广泛的应用前景。关键词近红外光谱仪；阿达玛变换；数字微镜
中图分类号：TH744.1
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 10000593(2011)10-2874-05
本项目组从20世纪80年代即开始阿达玛变换仪器的研究，90年代即研制出了世界上第一个高分辨HTMI型阿达
近年来近红外光谱检测作为一种无损检测方法受到广泛关注，其在石油、食品安全、国防等领域有着极为广泛的应用，已经成为一种十分承要的常规分析测试方法。近红外光谱仪的研制也成为关注热点。根据工作原理，光谱仪可分为两大类，经典光谱仪和调制式光谱仪。
典规的经典光谱仪有校镜光谱仪、光栅光谱仪和声光可调谱滤光器等。校镜分光光谱仪结构简单，成本低，不足之处是其获得的光谱为“非匀排光谱”；光栅光谱仪具有分辨率高的特点，缺点是存在机械转动部件，抗报性差，且扫描速度慢。声光调谱滤光器光谱扫描速度极快，且精度高(1.2)，但成本昂贵，单个滤光器工作波段范围较窄。
调制式光谱仪是高性能光谱仪器，傅里叶变换红外光谱仪是最典型的调制式光谱谐仪，采用傅里叶变换光调制方法，能够获得极高的信噪比和光谱分辨率，但其成本较高，抗振和防潮能力差，无法适应一些工业现场等恶劣环境应用。阿达玛变换（hadamardtransform，HT）光诺仪是近年来兴起的另一种高性能调制式光谱仪，其采用阿达玛变换光调制方法，具有噪比高，体积小巧，解码速度快等优点。但传统的阿达玛变换编码模板采用机械式模板，通过机械移动方法来变换模板，测录速度慢，故障率高，模板的机械偏移将会导致谱图产生波长漂移，
玛变换显微炎光图像分析仪，1999年参加了匹效堡展览，受到了国际同行以及国家科委的充分定。在国家九五、十五科技攻关等项日的持续资助下，会试将阿达玛变换和数字微镜（digitalmicromirrordevice，DMD)技术相结合，成功研制出了一种新型的阿达玛变换光谱仪。其采用高精度的高速数字微镜代替了传统的机械式模板，成功克服了光谱仪抗振能力差的向题，实现了高速、高分辨率、高信噪比以及极强的环境适应性性能的完美结合。大量的测试以及现场应用结果表明，本系统性能优异，能够满足常规应用测试能求。
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阿达玛变换原理
阿达玛变换是近四十年来发展起来的基于平面波函数的
一种变换(?)。在光学应用中，HT类似于统计学中的称量设计方法。在秤（检测器)的精度一定的情况下，几个物体分组称量后计算所得各物体的重量，比一个一个单独称出的重量要准确，其原理如图1所示。
采用n个HT模板对试样信号进行调制，可以得到n个调制的信号，用检测器检测每一个调制信号的量值，次测量后则可以通过HT解码把次测得的调制信号还原成试样的信号，在一般测量中，如线阵CCD光谱仪，检测器在每时间间隔内只测量一个分辨单元的信号强度，面阿达马变换
收稿日期：2010-11-25，修订日期：2011-03-16
基金项目：国家"十五"攻关项目(2004BA210.A02)，国家自然科学基金项目（60808010)和中国石油科技创新基金项目（2009D-5006-01-06)资
助
作者简介：刘佳，1986年生，武汉大学电子信息学院博士研究生
*通讯联系人
万方数据
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