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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：本发明公开了一种光纤光谱共焦位移传感系统中二维光谱解调方法，属于光学精密测量领域。为了解决现有光谱解调方法光谱分辨率低的问题，该方法在预标定阶段利用归一化共焦轴向响应特性，确定同一波长的不同衍射级次光斑在二维光谱图中像素的对应位置关系，然后通过同波长光在相邻衍射级次光谱中对应像素光强度相同的特点，确定自由光谱区的边界点；在测量阶段，利用预标定时获得的结果，对二维光谱图中自由光谱区内的像素光强进行补偿并将其还原为一维光谱，利用光谱峰值波长与被测面位置的定量的一一对应关系，获得被测面的位置值。本发明有效地利用了二维光谱图信息，提高了系统的光谱分辨率，能有效地提高光纤光谱共焦位移传感器的测量分辨力。

主权项：1.一种光纤光谱共焦位移传感系统中二维光谱解调方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：预标定时，通过光纤光谱共焦位移传感系统获取各采样波长即二维光谱图上的各像素的归一化共焦轴向响应特性曲线；S2:通过所述的归一化共焦轴向响应特性曲线，确定同一波长的不同衍射级次光斑与二维光谱图中像素的对应位置关系；S3:预标定时，将白光光源的光耦合进入光纤耦合器，再经交叉色散结构后获取二维光谱图，然后通过衍射强度获取二维光谱图中自由光谱区的边界点；S4:测量时，利用所述步骤S2和步骤S3的结果，将二维光谱图中自由光谱区外的像素强度补偿到自由光谱区内的同一波长对应的像素上；S5:将补偿后的自由光谱区的光谱图还原为一维光谱，并对该光谱进行峰值波长提取；其中，其特征在于，步骤S1～S3为预先标定过程，在光纤光谱共焦位移传感系统制作时完成；步骤S4和S5为使用系统进行测量时，解调光谱信号的过程；其中，其特征在于，所述的光纤光谱共焦位移传感系统，包括：光源10发出的宽光谱光束，耦合进入光纤耦合器20的1端口，经传输由2端口进入微型色散探头30，随后照射到被测表面50上，反射光依次经微型色散探头30、光纤耦合器20的2端口和3端口传输至交叉色散结构40中，经准直镜401后，由中阶梯光栅402使光在y方向色散，再由色散棱镜403使光在x方向二次色散，再经聚焦镜404后，在面阵探测器405的探测平面上获取初始图像；其中，其特征在于，所述步骤中二维光谱图获取方法是：通过对面阵探测器405获得的初始图像I0x,y进行下采样，产生二维光谱图Ix,y，具体为： 上式中，E为图像I0x,y中某一衍射级次光谱x方向上同行y＝y0相邻像素的集合，y0表示该级次光谱中的任意行。

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