TurboFT傅里叶变换热红外辐射仪控制软件与数据处理方法研究

【摘要】作为分析发射光谱和鉴别物质组成成分的有效设备,傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR光谱仪)已有超过40年的发展历史,可用于探测地物的红外光谱。岩石矿物光谱特征的研究在对地探测中有着重要意义,热红外光谱可以测量包括低温蚀变和高温蚀变矿物在内的大多数矿物。利用傅里叶变换热红外光谱仪获得岩石矿物的连续光谱特征,对其热红外波段的光谱发射率特性进行分析,是实现岩矿信息精细提取和定量分析、识别地物类型以及组成成分的主要研究方法。本文通过对岩石矿物热红外光谱测量的原理、特点及应用的研究,论证了FT-IR光谱仪应用到对地探测领域进行岩矿信息提取与定量分析的可行性。属于FT-IR光谱仪的TurboFT傅里叶变换热红外辐射仪能够用于探测地物的热红外光谱,由于该仪器的自带软件无法集成其他功能控制模块,不利于后续研究工作的展开,因此要对其进行二次软件开发。开发后的软件具有参数设置、光谱采集、黑体定标以及光谱数据处理等功能。并对于所设计的各种数据处理算法,尤其是比辐射率的TES算法进行了详细的分析与对比,通过室内及野外两组样品的辐射亮度与光谱发射率测量实验,验证了控制软件功能可靠性及算法的可行性。论文的主要工作内容包括：1)阐述了国内外傅里叶变换红外光谱仪的研究状况与发展趋势,描述了红外光谱的测量原理、干涉型光谱仪的结构与优势。着重说明了TurboFT傅里叶变换热红外辐射仪的结构、工作原理以及与102F相比的改进升级部分；2)利用厂家提供的软件开发工具包(SDK),调用其中的应用程序接口(API),运用VisualC++中的附带类库(MFC),在WindowsXP操作系统中完成对仪器控制软件的二次开发。3)对各种光谱处理方法,特别是计算物体比辐射率的温度-发射率分离算法(TES)与仪器校正方法进行了详细的研究与分析对比,并对仪器所采用的数据处理方法做了详尽说明与优点叙述；4)研究了矿物热红外光谱的测量原理、优势与国内外的应用实例。在室内及室外进行玛瑙样品与某种岩石样品的辐射亮度与光谱发射率曲线,并与ASU光谱库提供的标准图谱对比分析,验证了所研制的系统软件功能的可靠性及算法的精确性。通过控制软件的研发与矿物热红外光谱测量实验,为日后测量并建立岩石矿物红外光谱数据库提供了条件,并为将来使用该仪器搭载飞艇或无人机进行对地探测奠定了基础。
【作者】高扬；
【导师】修连存；
【作者基本信息】中国地质科学院，地球探测与信息技术，2014，硕士
【关键词】FT-IR光谱仪；矿物热红外光谱测量；软件开发；数据处理；温度-比辐射率分离算法；室内及野外光谱测量；

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