ASD光谱仪说明书 - 图文(4)

2019-01-19 12:51

杂散光,是恒定的系统噪声的一种形式。有两种类型,被认为在光谱仪性能方面显着的杂散光:不是第一的秩序和内部光散射衍射相关的衍射。也是很重要的识别异常,如杂散光看,但真的没有,我们将在这里讨论这些以及。

在一般情况下,承认杂散光问题时,并不是一件容易的任务比较工具。然而,在现场应用的情况下,有几个线索看,在光谱作为一种可能性,可以揭示的杂散光问题。

在计算反射率值的杂散光的结果,是从实际值不同。在零照度能源和外观在低照度能量的光谱区域偏颇的信号频谱区域的反射信号的外观是杂散光问题的指标。

不真实的信号在零照度能量区域的情况下,可以发现在近红外区域,通过观察太阳光照下的“水带”。在下面的数字,到达地球表面的太阳能是由于大气中的水蒸气在这些地区吸收光在大气的长路径长度约1400 nm和1900 nm的波段基本上为零。有一些场合时,总柱水汽低,非常干燥无云大气条件在一个沙漠,有时是可以测量一些在1400 nm波段的真实信号,如,但信号始终是在1900纳米太低乐队。

为了了解什么计算的反射率应该在这些零能量带,像它是有用的审查被测信号的含义和计算反射: 被测信号的真实信号+暗电流+杂散光+随机噪声

正如我们将在后面讨论,暗电流可以很容易地记录和减去,所以这是一个可以忽略不计的贡献。因此,假设,暗电流是预先减去,我们可以重新写上面的公式如下: 黑暗纠正被测信号=信号+杂散光+随机噪声 采用暗纠正被测信号,计算反射写成如下:

计算反射

=(暗修正测量目标信号)/(暗纠正被测信号从参考)

(真正的目标信号+杂散光+随机噪声)/(真正的参考信号+杂散光+随机噪声)

如果是微不足道的杂散光,然后地区接近零照明的能源,即信号小于或等于仪器在随机噪声信号记录的时间,计算反射写为:

计算反射

=(目标测量时的随机噪声)/(参考测量时的随机噪声)

随机噪声信号,即使是极其微小的,例如5超过65,536的DN DN的一个随机噪声信号的比值,可以到另一个介于接近零,大于一。例如,假设在参考测量随机噪声信号的时间是3的DN在1900 nm波长通道,并假设当时测量的目标采取了随机噪声信号是在相同的1900纳米的DN。然后计算反射,1900纳米通道将是200%。图形,这将是一条垂直线,从最后一个非零的被测信号的波长通道向上射击。同样让我们说,在1901年波长通道随机噪声水平是这样接近零的口粮是。图形,这将是另一个垂直线下到最后一个射击的直线下降到零。等等。这种效果是要正确观察水带,如下图所示。

如前所述,在非常干燥的条件下,它有时能观察到一些在1400 nm波段的真实信号,但即使在这些条件下,随机噪声仍占据主导地位在1900 nm的水带,如下图所示。

现在,公式计算反射回去:

计算反射

(真正的目标信号+杂散光+随机噪声)/(真正的参考信号+杂散光+随机噪声)

再次,我们认为,水带,照明能源是零,但这个时候,我们认为重要的杂散光的情况下。也就是说,杂散光大大低于最低水平的随机噪声。计算反射,然后写入如下:

计算反射

=(杂散光+随机噪声)/(杂散光+随机噪声)

在这种情况下,计算反射,不再是简单的随机噪声信号比,但比两个重要的信号。这种异常的结果似乎是真实的反射信号,那里只应是随机噪声(见下图)。

出现的问题,所以如果谱仪具有如此低的随机噪声水平,这些异常是信号?任何科学仪器,它在物理上是不可能有一个零的随机噪声成分。因此,如果源能量是零,是真正可以忽略不计的杂散光,暗纠正信号的比例只应是一个随机噪声信号的比值。

我们模拟两个反射太阳辐射FieldSpec光谱仪收集的光谱,这些影响。第一反射的太阳辐射光谱反射率的目标为100%,第二个是50%反射率的目标。反射光谱的计算方法是除以100%的目标50%的反射太阳辐射光谱的频谱如下图所示。如果这些测量采用人工光照(即不深的吸收带光源),计算反射光谱将在50%的直线。在1400 nm和1900 nm处看到噪声证实优秀FieldSpec光谱仪的杂散光抑制。这个出色的杂散光抑制,确保收集的光谱,准确地反映真实反射在现场观察到的材料。

上述数字是50%的反射率计算的目标为50%反射率的目标为100%反射率的参考面板除以反射的太阳辐射光谱反射光谱。

我们可以模拟0.5%杂散光组件加入到这些相同的光谱光谱仪内的散射光的影响。因为这个结果在深水汽吸收带,计算反射光谱图以下的信号,不看到如下图在1400年和1900 nm区域的噪声。

上面的图是反射光谱反射率目标为50%,增加0.5%杂散光元件。这种反射光谱计算除以每个辐射光谱后加入偏移的术语参考“面板为100%的反射率的目标由50%的反射率反射的太阳辐射光谱。乘以0.5%的平均值为每个辐射频谱杂散光偏移的条款进行了计算。

为了进一步证明杂散光产生的错误,我们收集了反映太阳辐射光谱聚酯面料和100%反射率的参考面板。计算反射光谱(见下图)显示深大气中的水蒸汽吸收近1900 nm的中心带的影响。

当相同的材料在实验室用钨丝灯照明光源(见下图)来衡量,反射光谱显示,在1900 nm区域,在收集利用太阳能照明的光谱遮蔽的吸收功能。

上图中是为增加0.5%杂散光元件的涤纶织物的反射光谱。这种反射光谱计算除以每个辐射光谱后加入偏移的术语参考“面板为100%的反射率的目标由50%的反射率反射的太阳辐射光谱。请注意,在目前近1900纳米实验室频谱的特点是不存在的。

杂散光的线索,也可以在较短的波长观察(见下图)。照明节能是因为在这一地区低,杂散光产生正偏差错误。由于太阳辐射下降,随着波长的紫外线和蓝色波长减小,杂散光偏置误差大而增加,即在更短的波长,微笑向上。

上述数字是为涤纶织物的反射光谱的短波结束。实线是正确的频谱;虚线是增加1%杂散光元件的频谱。由于太阳辐射中的紫外线和蓝光的强度低,里面的光谱仪的杂散光产生最大的正面偏置误差在更短的波长。在紫外区的植被下面的例子中也观察到这种效应。


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