红外双光栅光谱仪波长扫描机构设计与精度分析

为满足红外双光栅光谱仪波长重复性±0.05 nm的指标要求,设计了光谱仪的波长扫描机构,分析了影响波长重复性的误差源。根据光谱仪结构特点和指标要求,设计了基于丝杠和摆杆的正弦机构作为波长扫描机构,依据凹面光栅扫描原理,推导了光机参数转换公式,分析了各误差源对波长扫描机构的影响。分析结果表明,在丝杠重复定位精度为±1.2 μm时,光谱仪在760~2200 nm波段范围内的重复性应优于±0.05 nm。设计了红外双光栅光谱仪原理样机,并进行了实验验证。以汞灯为光源对其多个特征波长进行7次扫描,计算波长扫描机构在特征波长处的波长重复性。实验结果表明,光谱仪的波长重复性为-0.038~0.041 nm