光譜傳感器原理：東莞市藍海精密檢測設備科技有限公司

　　光譜共焦傳感器原理
　　1. 一束白光穿過小孔S，照射在色散鏡頭組L上。色散鏡頭組把白光分解成不同波長的單色光，每一個波長對應一個固定的距離值。
　　2. 當對象出現在測量區域的時候，一個特定波長的單色光正好照射在其表面，并且反射進光學系統。
　　3. 此反射光通過一個小孔S,,（只有完美聚焦在被測體表面的光才可以穿過這個小孔），由波長識別系統(光譜儀)識別其波長，從而得到其所代表的精確距離值。
　　4.由光源射出一束寬光譜的復色光（呈白色），通過色散鏡頭發生光譜色散，形成不同波長的單色光。每一個波長的焦點都對應一個距離值。測量光射到物體表面被反射回來，只有滿足共焦條件的單色光，可以通過小孔被光譜儀感測到。通過計算被感測到的焦點的波長，換算獲得距離值.
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光譜傳感器原理：光譜傳感器有哪些

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2017-01-19 15:02:59

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光譜傳感器原理：多光譜傳感器

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多光譜傳感器
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本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目
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。
多光譜傳感器的系統結構, 包括光學部分和控制/ 顯示部分，光學通路, 包括成像光學元件和劃分光譜的光學元件。傳感器的外殼內裝有一個用于接收被測輻射的入射孔徑。在入射孔徑后面的輻射路徑中,光學裝置將人射光束分裂, 使其進入若干個濾光片, 這些濾光片具有各不相同的光譜透射范圍, 超出這些范圍, 它們都是反射的。在這些濾光片后面的部分光束的輻射通路中裝有輻射敏感元件。濾光片與入射光束的光軸是平行排列的。光學裝置鏡面互相相對傾斜, 它們對于被測光束的光譜范圍是高度反射的。光學裝置是一個棱錐體, 它有一個對角的基表面, 其棱角的數目與濾光片的數目相對應。
中文名
多光譜傳感器
外文名
multispectral sensor
主要組成部分
一個光源和成像系統
功    能
成像傳感
作    用
檢測來自非生物的肉或有機材料
譜    段
可見光、近紅外、中長波紅外
目錄
1
系統結構
2
光學通路
3
具體設計
4
國內外發展狀況
多光譜傳感器系統結構
編輯
語音
多光譜傳感器的系統結構, 包括光學部分和控制/ 顯示部分。
多光譜傳感器的系統結構圖
光學部分包括利用離軸3鏡反射光學元件的成像光學元件、利用分光鏡來劃分譜段的分光元件。所劃分的6 個譜段需要用6個探測器, 分別是3個可見光探測器、1個近紅外探測器、1個中波紅外探測器、1個長波紅外探測器。標準溫度板放置在中央圖像的周圍以補償紅外探測器的非均勻性?？刂?顯示部分包括控制器、圖像信號處理器、溫度控制器和顯示器(屏幕), 其中, 控制器、圖像信號處理器控制6 個譜段的圖像。在可見光和近紅外譜段以8bit的速度對信號進行處理, 在紅外譜段是以12bit的速度對信號進行處理。數字化圖像被記錄在光學磁盤上。溫度控制器將光學元件控制在20 ℃ 一40 ℃范圍內。顯示器(屏幕) 可顯示出控制器/ 信號處理器處理過的圖像,圖像水平分辨率高于1000線。
[1]
多光譜傳感器光學通路
編輯
語音
多光譜傳感器的光學通路圖, 包括成像光學元件和劃分光譜的光學元件。成像光學元件使用的是離軸3鏡反射光學元件, 它可在寬的視場內提供一個光譜范圍寬、分辨率高的無遮擋視場。3鏡式像散透鏡由2個非球面鏡和1個球面鏡組成, 成為一個具有遠心焦平面的結構。
多光譜傳感器的光學通路圖
劃分光譜的光學元件由4 個分光鏡組成。被稱為Drude的分光鏡首先將光線分成可見光/近紅外和紅外譜段, 然后再用另外3 個分光鏡將光譜范圍分成3 個可見光、1個近紅外、1個中波紅外和1個長波紅外譜段。中央圖像被傳輸到放大系數約為1/ 2.6 的紅外探測器上以便校正可見光/ 近紅外和中波/長波紅外之間的像面差。具有1000個元件的CCD用于3個可見光譜段和一個近紅外譜段, 具有960個元件的HgCdTe線陣用于中波紅外和長波紅外譜段。
[1]
多光譜傳感器具體設計
編輯
語音
傳感器的外殼內裝有一個用于接收被測輻射的入射孔徑。在入射孔徑后面的輻射路徑中,光學裝置將人射光束分裂, 使其進入若干個濾光片, 這些濾光片具有各不相同的光譜透射范圍, 超出這些范圍, 它們都是反射的。在這些濾光片后面的部分光束的輻射通路中裝有輻射敏感元件。濾光片與入射光束的光軸是平行排列的。光學裝置鏡面互相相對傾斜, 它們對于被測光束的光譜范圍是高度反射的。光學裝置是一個棱錐體, 它有一個對角的基表面, 其棱角的數目與濾光片的數目相對應。
[2]
多光譜成像系統利用，而不是通常用于紅外成像所用的準單色照明多種光照波長。正交的線性偏振配置強調這多光譜光，能穿透皮膚的表面。然后經過光從之前對圖像陣列皮膚出現多重散射事件。在避免了紅外光學現象，多光譜成像傳感器，能夠收集更多的識別從手指比紅外傳感器的數據。多光譜成像傳感器可以透過國際公路貨運的無縫集成為一個紅外圖像系統，也可以獨立的。
多光譜傳感器國內外發展狀況
編輯
語音
在紅外多光譜傳感器的生產研制方面，國外的研究起步較早，也取得了大量成果。20世紀80年代成像光譜儀的出現是國際遙感發展史上具有標志性的成果，它的出現開啟了多光譜成像探測技術的開端。英國率先研制成功了雙色SPRITE探測器，之后在TICMII的基礎上，研制出了兩波段的熱像儀。法國于1977年研制出了實用化的雙波段搜索跟蹤系統“VAMPIR”，并將該系統裝備在兩艘導彈驅逐艦上。自從1983年美國噴氣推進實驗室(JPL)研制成功第一臺成像光譜儀(AISI)以來，多光譜成像系統的研究日趨活躍。美國OKSI公司在1922年，設計了工作在可見/近紅外及中波紅外的智能導引頭多光譜成像儀。該多光譜傳感器采用卡塞格林物鏡將入射光進行會聚，后端采用分光鏡將500-1000nm可見/近紅外光反射進入相應分光子光路，采用256.256元CCD探測器接收；將2.5-5μm中波紅外輻射透射過分光鏡至紅外分光子光路，并采用160.120元InSb陣列接收。
[3]
美國軍方“聯合多光譜計劃(JMSP)于1993年11月和1994年6月進行了紅外多光譜現場測試。在試驗中，對目標和背景的光譜特征進行綜合分析后，確定了帶寬為200μm，中心波長分別為8.7μm、9.15μm、9.35μm的三個最佳工作波段，這三個波段已成為機載前視紅外(FLIR)系統的推薦工作波段。最近，在美國的“國家導彈防御計劃”中，采用了可見光、短波紅外、中波紅外和長波紅外四個光譜段對地基動能攔截器的大氣層外目標攔截的效果進行觀測評估。此外，在經典的雙波段探測技術上，人們沒有停止過對最佳工作波段的探索。荷蘭國防、保密與安全研究機構的工作人員提出了一種在中波紅外范圍尋求兩個最佳波段組合的方法，該方法確定的兩個工作波段分別為4.49~4.56μm和3.5μm附近的一個窄波段。這種波段組合很大程度上提高了紅外傳感器的探測距離。美國的“戰區導彈防御計劃”和“國家導彈防御計劃”在研究處于助推階段的彈道導彈時，采用了3~5μm和8~12μm的波段組合，較好的實現了成像探測。最近幾年，隨著各方面相關技術的快速發展，多光譜傳感器在高速場景的實時成像探測方面已成為可能。2005年3月，由美國導彈防御局(MDA)倡導的小企業創新計劃(SBIR)中就出現了“瞬時事件的超光譜/多光譜成像”項目。許多國家都投入到紅外多光譜傳感器的研制中，并研制出了四五十種各具特色的多光譜成像傳感器，這些傳感器有的己經進入了商業運營，技術比較成熟。經過近幾年的發展，國內紅外多光譜成像技術已經取得了長足的進步，包括光學系統的設計、非球面以及衍射光學元件的應用、探測器的研究等。但是由于國內對于紅外熱成像技術的研究起步較晚且受到國外的技術封鎖，水平與規模和國外相比尚有一定的差距。
[3]
詞條圖冊
更多圖冊
參考資料
1.

王麗霞. 航空偵察中使用離軸3鏡式反射光學元件的多光譜傳感器[J]. 航天返回與遙感, 1999(1):32-39.
2.

佚名. 多光譜傳感器[J]. 紅外, 1994(7).
3.

[1]張兆敏.紅外多光譜成像傳感器仿真及成像特性分析[D].西安電子科技大學,2013.DOI:10.7666/d.D.

光譜傳感器原理：還不了解多光譜傳感器這些知識？那你可真是OUT啦！

原標題：還不了解多光譜傳感器這些知識？那你可真是OUT啦！

光譜分析背景知識

光譜分析是指在用適當的光源照射目標之后，反射光譜儀使用光學濾波器來捕獲從目標反射的不同波長的光。由于目標材料吸收一組特征波長，因此分析反射光可以揭示關于目標化學成分的信息。從之前在天文，化學和物理學方面的開創性應用，到現在這一技術已走出了實驗室，在藥理學，醫學和電信領域實現了廣泛的企業級應用。

PART1:多光譜傳感器簡介

多光譜傳感器由系統結構和光學通路組成。傳感器的外殼裝有一個用于接收被測輻射的入射孔徑。在入射孔徑后面的輻射路徑中,光學裝置將入射光束分裂,使其進入若干個濾光片, 這些濾光片具有各不相同的光譜透射范圍,超出這些范圍,它們都是反射的。在這些濾光片后面的部分光束的輻射通路中裝有輻射敏感元件。濾光片與入射光束的光軸是平行排列的。光學裝置鏡面互相相對傾斜,它們對于被測光束的光譜范圍是高度反射的。光學裝置是一個棱錐體, 它有一個對角的基表面,其棱角的數目與濾光片的數目相對應。

PART2:多光譜傳感器結構

多光譜傳感器的系統結構，包括光學部分和控制/顯示部分。光學部分包括利用離軸3鏡反射光學元件的成像光學元件、利用分光鏡來劃分譜段的分光元件。所劃分的6個譜段需要用6個探測器，標準溫度板放置在中央圖像的周圍以補償紅外探測器的非均勻性。

控制/顯示部分包括控制器、圖像信號處理器、溫度控制器和顯示器（屏幕），其中，控制器、圖像信號處理器控制6個譜段的圖像。在可見光和近紅外譜段以8bit的速度對信號進行處理，在紅外譜段是以12bit的速度對信號進行處理。數字化圖像被記錄在光學磁盤上。溫度控制器將光學元件控制在20℃一40℃范圍內。顯示器（屏幕）可顯示出控制器/信號處理器處理過的圖像，圖像水平分辨率高于1000線。

多光譜傳感器的系統結構圖

PART3:多光譜傳感器光學通路

多光譜傳感器的光學通路，包括成像光學元件和劃分光譜的光學元件。成像光學元件使用的是離軸3鏡反射光學元件，它可在寬的視場內提供一個光譜范圍寬、分辨率高的無遮擋視場。

劃分光譜的光學元件由4個分光鏡組成。Drude分光鏡首先將光線分成可見光/近紅外和紅外譜段，然后再用另外3個分光鏡將光譜范圍分成3個可見光、1個近紅外、1個中波紅外和1個長波紅外譜段。

中央圖像被傳輸到放大系數約為1/2.6的紅外探測器上以便校正可見光/近紅外和中波/長波紅外之間的像面差。具有1000個元件的CCD用于3個可見光譜段和一個近紅外譜段，具有960個元件的HgCdTe線陣用于中波紅外和長波紅外譜段。

福利放送

2019/12/04

或許有些讀者想咨詢一下多光譜傳感器的實用案例，以便能詳細了解光譜傳感的最新技術，新型傳感器的性價比以及壽命等情況。為此，我們特意邀請了ams的趙智慧女士來為大家詳細分析。

嘉賓介紹

2019/12/04

趙智慧女士有著豐富的傳感器應用及技術積累，重點專注于光學傳感器領域，在半導體領域已擁有超過10年的工作經驗。

會議亮點

2019/12/04

1.芯片級光譜傳感器解決方案可實現在消費類、工業以及健康設備中的多種新應用。

2.通過先進的 CMOS濾波器技術實現高度集成，確保產品在生命周期內的校準精度。

3.將實驗室級精度帶到現實，并與資深工程師共同探討光譜傳感的原理及市場前沿應用。

福利滿滿

2019/12/04

使用Tips：

1.長按識別下方二維碼或點擊“閱讀原文”報名參與ams研討會；

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2019/12/04

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