Способ определения координат точек фотометрирования и устройство для его осуществления

Способ определения координат точек фотометрирования и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А

3(50 G 01 Л вЂ” 1/00. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3396107/18-25 (22) 1.5. 02. 82 (46) 23.02.84, Бюл. Р 7 (72) Л.Н.Морозов, Ф.Т.Чалова, tO.Г.Носков, В.И.Голдшмидт, В.A.Çûêoва, B.Ñ.Ìoðåíêo и В.Н.Кривошапкин (71) Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института разведочной геофизики Научно-производственного объединения "Рудгеофизика" (53) 535.24 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 333414, кл. (< 01 J 3/00, 1972.

2. IOYCE — LOBBL. Nicrodeusiton

3CS Prospect 1980 (прототип). (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ

ТОЧЕК ФОТОМЕТРИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ определения координат точек фотометриронания, включающий фотометрирование сканируемой спектрограммы с шагом квантования идентификацию эталонных линий спект.— ра и определение по ним искомых координат, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения координат, фотоме рирование выполняют одйовременно в k 7 2 точках, разнесенных вдоль направления сканирования íà расстоянии Li<, величины которых не менее шага квантования Ь и не более минимального расстояния между двумя талонными линиями, а координаты спектральных линий определяют из соотношения

Ъ = h P <. < (. где А =(к/

)+<

L„=tар„- AI) i (и„,) / р — номер эталонной линии, ближайшей к искомой коорди- нате h „ координата кохорой h удовлетворяет условию Я(с 9; 3 « — координата эталонной спектральной линии, ближайшей к искомой координате, которая удовлетворяет условию <, < ) ; количество целых интервалов длиной L„ между координатами 7<>и 7<

М <. — количество шагов квантова<( ния в i+1 интервале длиной количество целых интервалов длиной Lr между координатаM<< h P u h P<Ä п — количество шагов квантования

)+< между началом j+1 интервала длиной L и координатой Яр,<

N,< - количество шагов квантования в j+1 интервале длиной

2. Устройство для определения координат точек фотометрирования, содержащее каретку, систему ее перемещения, осветитель, фотометрический канал, подключенный к входу кодировщика, блок запуска коди.ровщика и блок памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чхо, с целью повышения точности определен1<я координат, оно снабжено одним или более дополнительными фото.метрическими каналами, при этом оптические оси всех каналов параллельны и расположены в плоскости, пе ресекающей исследуемый спектр по прямой, параллельной его длинной оси, а выходы каналов подключены

,к входу кодировщика.

1074827

Изобретение относится к спектральному анализу и может быть использовано для автоматизированной обработки фотоспектрограмм массового эмиссионного анализа при геохимических и аналогичных видах исследований.

Запись спектрограмм выполняется на спектрографах для эмиссионного анализа. Масштаб регистрации спектра (по длине волны) неидентичен у спектрографов даже одной кларки, кроме того, он может быть нестрого линеен. Степень нелинейности обычно неизвестна.

Для истолкования результатов эмиссионного анализа необходимо охарактеризовать спектр с заданным шагом квантования. При этом каждый фрагмент спектра характеризуется интенсивностью светового потока, прошедшего через этот фрагмент, и координатой фрагмента (длиной волны). Регистрация этих данных в объеме нескольких тысяч чисел на каждый спектр выполняется автома— тическими устройст:вами — микрофотометрами.

Известен способ определения координат точек фотометрирования, включающий линейное перемещение каретки со спектрограммой, измеряемое углом поворота микрометрического винта. Для повышения точности измерения угла на ось винта насажен диск с прорезями.

Способ осуществляется устройстном, содержащим ос.ветитель, каретку для размещения фотоспектрограммы, фотометрический канал, кодировщик, блок памяти, датчик координат в виде микрометрического винта, перемещающего каретку, синхродиска с радиальными щелями и фотодиодной ячейки, фиксирующей угол поворота синхродиска и пройденное спектро граммой расстояние. Запуск кодировщика осуществляется от фотодиодной ячейки, фиксирующей поворот синхродиска, а разрешение на запись закодированной информации в блок памяти поступает от второго фотоканала, анализирующего эталонную пластинку с метками,,соотнетствую|цими области расположения искомых спектральных линий на исследуемой спектрограмме. Один из указанных фотоканалон изучает одну из спектрограмм — исследуемую, другой эталонную (1g .

Недостатками известного способа и устройства являются низкая точность определения координат (в известном приборе 30 мкм при привязке к ближайшей спектральной линии с известной длиной волны и различие реальных масштабон на эталонной фобО тоспектрограмме с метками и на исследуемой фотоспектрограмме из-за неидентичности спектрографов для эмиссионного анализа. Это препятствует своенременному запуску блока памяти и регистрации нужной части спектра, поэтому на практике кодируется весь спектр и запуск блока памяти осуществляется датчиком координат.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения координат точек фотометрирования и устройство для определения координат точек фото15 метрирования. Способ включает фотометрирование сканируемой спектрограммы с шагом квантования 6 идентификацию эталонных линий спектра и определение по ним искомых координат.

Устройство содержит каретку, систему ее перемещения, осветитель, фотометрический канал, подключенный к входу кодировщика, блок запус75 ка кодировщика от датчика координат в виде набора дифракционных решеток и фотодиода и блок памяти (2$ .

Недостатком известных способа и устройства .является низкая точность определения координат (длины волны) из-за переменного масштаба регистрации спектра спектрографом.

Целью изобретения является повышение точности определения координат.

Цель достигается тем, что согласно способу,:включающему фотометриронание сканируемой спектрограммы с шагом квантования Й, идентификацию эталонных линий спектра и определе40 ние по ним искомых координат, фотометрирование выполняют одновременно в К 2 точках, разнесенных вдоль направления сканирования на расстоянии L „ величины которых не менее

45 шага квантования и йе более минимального расстояния между двумя эталонными линиями, а координаты спектральных линий 9 определяют из соотношения

50 p кФ и„ 11 и 2 где h.=L IH„

"<=(p р1/ 1.„" р — номер эталонной линии, бли— жайшей к искомой координате координата которой Я удовлетворяет условию g, ) коорди нат а э тало и ной спе к р ф1 траль ной линии, ближа-.-uteA к искомой координате 3, которая удовлетворяет услови 5 р+ > A количество целых интервалов длиной L gr между коор

65 динатами kg и Э

1074827 и — количество шагов квантова1Ф ния в i+1 интервале длиной количество целых интервалов длиной Ly между коор динатами хр и hр«,"

n — количество шагов квантова14< ния между началом j+1 интервала длиной LX и координатой Я p, N — количество шагов кванто)Ф1 вания в j+1 интервале длиной

Устройство для определения координат точек фотометрирования, содержащее каретку, систему ее пере— мещения, осветитель, фотометрический канал, подключенный к входу кодировщика, блок запуска кодировщика и блок памяти, снабжено одним или более дополнительными фотометрическими каналами; при этом оптические оси всех каналов параллельны и расположены в плоскости, пересекающей исследуежий спектр по прямой, параллельной его длинной оси, а выходы каналов подключены к входу .кодировщика.

На фиг. 1 показана схема осуществления способа, на фиг. 2 схема предлагаемого устройства.

В результате одновременного фотометрирования и кодирования спектра в нескольких точках с заданным шагом квантования накапливаются результаты измерений в виде нескольких массивов по одному на каждую из указанных точек. Элементы массивов, характеризующие интен сивность потока, прошедшего через один и тот же фрагмент спектра, смещены примерно на и L / 5 номеров, где L< — расстояние между оптическими осями любой пары фотоканалов; — шаг квантования спектра по координате.

Определение координат точек 1-5 фотометрирования (фиг. 1) производится следующим образом. Экспериментально установлено, что спектр любой пробы имеет четко опознаваемые (эталонные) линии железа, расположенные на фотопластинке с шагом около 20 мм и имеющие известную длину волны. Кроме этого, в спектре есть порядка 1-2 тыс. характеристик, легко опознаваемых линий или их сочетаний, расположенных на фотоспектрограмме на расстоянии порядка 20-100 мкм (в длинах волн спектра) .

Первая группа реперных линий используется в приведенном ниже алгоритме для привязки элементов массива дискретизированного спектра к точным координатам, вторая группа характерных линий — для иденти-.

6 (3)

Н; „ количество целых интервалов длиной L< между Rp и изучаемым фрагментом фотоспектрограммы, и — число шагов квантования

1+1 в 1+1 интервале длиной включающем точку с коорди— натой

n — число шагов квантования от

" 1

f начала < +1 интервала длиной L до точки с координатой

Можно поднять точность расчетов, используя данные по нескольким массивам, т.е. производя фотометрирование исследуемого спектра в нескольких точках одновременно. Это позволяет уменьшить объем регистрируемых данных, если в спектре где. фикации элементов в двух массивах и точного определения координат.

Выберем в одном массиве участок дискретизированного спектра между

5 двумя эталонными линиями Rp и Вр, с и звестными длинами волн hр и h р, Я ) 4„(фиг. 1) . Во втором массиве в области, смещенной на М эле" ментов, отыщем, например, корреляционным анализом элементы R+ и

Р

В»„, характеризующие те же фрагменты сйектра, что R> и Rp . Поскольку шаг квантования и номера элементов массивов, соответствующих эталонным

% % линиям Rp > крф ) > R р» R) q и т ° å à >

15 приближенно известны, идентификация эталонной линии несложна. Она применяется в настоящее время при обработке фотоспектрограмм, закодированных на известных микрофотометрах. Элемент р0 1 в пеРвом массиве измеРен одновременно с R второго массива, -поэтому расстояние между элементами R и 1 (по спектру равно L с точностью не хуже 0,5 6 . Продолжив эту one25 рацию, разделим интервал спектра между R и Кр 1 на j частей длиной

L< и одну часть длиной " н ;„"к где 0, — число шагов квантования в

j+1-м интервале длиной L, включающем R»,, n>, — номер шага в hI +1-м интервале, на котором встречена линия R> . Отсюда по каждому массиву можно определить Lg в реальном масштабе регистрации фотоспектроЗ5 граммы на интервале от Rp до и например, по формуле .,= >„,->>ф."„ 1, а координата любой точки фото40 метрирования в этом интервале находится, например, по формуле

)-э "к и

1074827

44 1/21

Подписное ираж есть пробелы. Кроме того, можно регистрировать информацию с шагом, равным

Устройство содержит (фиг. 2) осветитель 6 с системой зеркал. 7-9 каретку 10 фотоспектрограмм, систему

11 ее перемещения, фотометрические каналы 12 и 13, расположенные вдоль фотометрируемого спектра на фотоспектрограмме 14, блок запуска кодировщика 15 (он же датчик координат), кодировщик 16 и блок памяти 17. Блок запуска кодировщика 15 выполнен в виде генератора импульсов. Меняя частоту генератора, можно изменить шаг квантования спектра. 15

Фотометрический канал состоит иэ оптической системы, фотопреобразующей ячейки и усилителя электрического сигнала.

Устройство работает следующим образом.

От осветителя 6 лучи света с помощью системы зеркал 7-9 направляют через спектр на фотоспектрорамму 14 и далее в фотоканалы 12 и 13, измеряющие интенсивность светового потока.

Система 6 перемещения обеспечивает равномерное движение каретки 10 после ее разгона. Блок запуска кодировщика 15 через равные промежутки времени включает кодировщик 16, который сжимает показания одновременно с обоих фотометрических каналов 12 и 13 и записывает их в блок памяти 17.

Далее данные измерений обрабатывают на ЭВМ по описанному алгоритму.

В результате определяют интенсивность светового потока, прошедшего через каждый фрагмент спектра, и координату фрагмента с высокой точностью.

Изобретение позволяет повысить точность определения координат эа счет установления действительного масштаба длин в каждой части фотоспектрограммы и упростить технологию производства автоматических микрофотометров эа счет исключения прецизионных элементов. филиал ППП "Патент"

r.Ужгород,ул.Проектная,4