В.И. Казаков1

1 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП) (Санкт-Петербург, Россия)

1 vasilykazakov@mail.ru

Постановка проблемы. Известно, что р азрешающая способность спектрометра изменяется в пределах одного дифракционного порядка. Кроме того, спектральная чувствительность ПЗСлинеек спектрометра также неравномерна. Исходя из этого, необходимо разработать математические процедуры коррекции результатов фотодетектирования в спектрометрах.

Цель. Разработать универсальную математическую модель коррекции результатов считывания спектра в дифракционном спектрометре.

Результаты. Разработаны математическая модель и алгоритм цифровой коррекции спектроскопических данных, регистрируемых дифракционным оптическим спектрометром. Введена процедура коррекции, что обусловлено неоднородностью формируемого пространственного распределения спектров в различных дифракционных порядках, а также вариативностью параметров аппаратной функции прибора в пределах исследуемого спект рального диапазона. Предложена модель, отражающая ключевые особенности рег истрации спектрального распределения из лучения и учитывающая нелинейную зависимость между спектральной частотой и координатой в плоскости многоэлементного фотоприемного устройства (ПЗС -линейки). На основе разработанного алгоритма реализовано программное обеспечение, осуществляющее коррекцию результатов спектроскопических измерений. Отмечено, что коррекция включает в себя как пересчет пространственной вариации в шкалу спектральных частот, так и учет вариации чувствительности фотоприемного устройства. Приведены результаты численной реализации алгоритма и подтвержденаего эффективность на примере измерения спектра эталонного источника излучения.

Практическая значимость. Полученные результаты позволяют существенно повысить точность и достоверность спектрального анализа в приборах данного класса.

Казаков В.И. Коррекция результатов измерений в дифракционном оптическом спектрометре: математическая модель и численная реализация // Динамика сложных систем. 2026. Т. 20. № 2. С. 46−54. DOI: 10.18127/j19997493-202602-05

1. Лебедев В.Ф., Мишустин Г.В., Плаксин М.К. Анализ химического состава вина методом лазерно -искровой эмиссионной спектроскопии // Физические основы приборостроения. 2023. № 4. C. 59– 6 DOI 10.25210/jfop‑2304-RDGTOC.
2. Сердюк К.В. Моделирование работы анализирующей системы призменного спектрального прибора для контроля физических и физико-химических процессов // Датчики и системы. 2023. № 4-2 (270). С. 13–19. DOI: 10.25728/datsys.2023.4.2.3.
3. Vaganov M.A., Moskaletz O.D., Kazakov V.I. Automatic control system of combustion processes based on the methods of contactless optical spectroscopy. Proceedings of SPIE. 2019. V. 11056. P. 110563A. DOI 10.1117/12.2526111.
4. Китаев В.В., Казаков В.И. Применение методов оптической спектроскопии в задачах идентификации и контроля микро пластика // Инновационное приборостроение. 2024. Т. 3. № 5. С. 51– 5 DOI 10.31799/2949-0693-2024-5-51-58.
5. Hebling J., Marton,Z. Theory of spectroscopic devices. Journal of the Optical Society of America A. 2006. V. 23. P. 966– 9 7
6. DOI 10.1364/JOSAA.23.000966.
7. Kazakov V.I., Moskaletz, D.O., Moskaletz, O.D. Alternative theory of diffraction grating spectraldevice and its application for calculation of convolution and correlation of opticalpulse signals. Proc. SPIE. 2016. V. 9 8 8
8. Optical Modelling and Design IV. P. 988 9 2 DOI 10.1117/12.2228777.
9. Kazakov V.I., Moskaletz D.O., Moskaletz, O.D., Vaganov, M.A. Transformation of aharmonized random process by spectraldevices that perform instantaneous spectrum analysis. Proc. SPIE. 2018. V. 10680, Optical Sensing and Detection V. P. 1068 0 2 DOI 10.1117/12.2306754.
10. Москалец О.Д., Казаков В.И., Кулаков С.В. Формирование и считывание спектроскопической информации в системе анализа спектра на базе дифракционной решетки // Датчики и системы. 2019. № 11 (241). С. 11–16.
11. Бестугин А.Р., Ваганов М.А., Казаков В.И. Применение оптического волокна в качестве линии передачи анализируемого излучения в системах дистанционной оптической спектроскопии // T -Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2023. Т. 17. № 12. С. 4- 1 DOI 10.36724/2072-8735-2023-17-12-4-14. 1
12. Салех Б., Тейх М. Оптика и фотоника. Принципы и применения. Долгопрудный: Изд. дом «Интеллект». 2012. 760 с. 1
13. Параскун А.С. Измерительные сигналы и их обработка в спектроскопической системе контроля работы ракетного двигателя // Датчики и системы. 2022. № 5 (264). С. 33–37. DOI: 10.25728/datsys.2022.5.6.