基于DSP的弹光调制非均匀干涉信号获取及反演算法研究

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弹光调制傅里叶变换光谱仪(Fourier Transform Infrared Spectrometer, FTIRs)因其具有独特的扫描速度快、灵敏度高、光谱范围宽及抗震性好等优点被广泛地应用在红外遥测、核磁共振、宇航探测等众多领域。弹光调制干涉具是此光谱仪的核心部件,它是一种新型静态无扫描系统,克服了前期傅里叶变换光谱仪的众多缺点。本论文在分析弹光调制傅里叶变换光谱仪与普通光谱仪区别的基础上,结合项目的要求及相关的国内外现状和技术,详细阐述在此干涉具中,由于折射率具有正弦调制的特点,难以实现干涉信号等相位采样,就研究了非等相位(或时间等间隔采样)光谱反演的算法,即非均匀快速傅里叶变换算法(Nonuniform Fast Fourier Transform, NUFFT)。对标准黑体辐射谱进行了光谱反演,验证了此算法用在弹光调制干涉具干涉信号反演光谱信息上的可行性。采用先进的DSP+FPGA相关技术,对采集到的干涉信号在硬件DSP上采用非均匀快速傅里叶变换算法完成了数据的实时处理,得到了被测激光的光谱信息。最后,在理论验证的基础上和实验室条件下进行测试,通过对632.8nm、652.6nm、671.1nm等波长激光产生的干涉谱进行光谱反演。测试表明:非均匀快速傅里叶变换算法对单色光及复色光产生的干涉信号能够完全反演出光谱信息,在反演精度和反演速度上满足了项目的要求。
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