Оптический анализатор спектра случайных двумерных сигналов

Оптический анализатор спектра случайных двумерных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области спектрального анализа с помощью оптических элементов и посредством записи информации на носитель. Может быть использовано в статической радиофизике при обработке двумерных сигналов . Целью изобретения является повышение динамического диапазона анали- . затора. В устройство, содержащее источник 1 когерентного света, расширитель пучков, состоящий из короткофокусной линзы 3 и точечной диафрагмы 4, преобразующей объектив 5, транспарант 6 из набора N транспарантов с обрабатываемыми изображениями, регистрирующую фотопленку 10, устройство 11 смещения фотопленки 10, для достижения цели введены матрица 7 им п « m одинаковых голографических сферических линз 8, фильтрующую маску 9, выполненную в виде непрозрачного экрана с п « m прямоугольными отверстиями 12, соосными с линзами 8 матрицы 7. Матрица 7 установлена в спектральной плоскости преобразующего объектива 5. Максимальное количество обрабатываемых реализаций в Анализаторе N п тп, определяется Сп « m раз. 2 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИК

У ье" з 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3880009/24-21 (22) 08.04.85 (46) 30. 10.86." Бюл. В 40 (71) Ордена Трудового Красного Знамени горьковский государственный университет им.Н.И.Лобачевского (72) С.А.Башарин, С.Н.Менсов, Н.Ф.Услугин и А.ВеШишарин (53) 621.317.757(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 894593, кл. G 01 R 23/16, 1981.

Колфилд Г. Оптическая голография. -М.: Мир. 1982. т. I, с. 93-94. (54) ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

СЛУЧАЙНЫХ ДВУМЕРНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к области спектрального анализа с помощью оптических элементов и посредством записи информации на носитель. Может быть использовано в статической радиофизике при обработке двумерных сигналов. Целью изобретения является повы„„SU„„1267280

<5 4 g01 r 23>

4, преобразующей объектив 5, транспарант 6 иэ набора Я транспарантов с обрабатываемыми иэображениями, регистрирующую фотопленку 10, устройство 11 смещения фотопленки 10, для достижения цели введены матрица 7 им п ° m одинаковых голографических сферических линз 8, фильтрующую маску 9, выполненную в виде непрозрачного экрана с п и m прямоугольными отверстиями 12, соосными с линзами 8 матрицы 7. Матрица 7 установлена в спектральной плоскости преобразующего объектива 5 ° Максимальное количество обрабатываемых реализаций в анализаторе И = и m, определяется значением в Гп ш раз. 2 ил.

1 1267

Изобретение относится к устройствам для спектрального анализа с попощью оптических элементов и посредством записи информации на носитель и может быть использовано в статичес кой радиофизике при обработке д:вумерных сигналов.

Цель изобретения — повышение динамического диапазона анализатора.

На фиг. 1 представлена схема опти- 1о ческого анализатора спектра случайных двумерных сигналов; на фиг. 2— фрагмент фильтрующей маски, используемой в анализаторе.

Анализатор содержит последователь- 5 но расположенные источник 1 когерентного света (лазер), расширитель 2 пучка, состоящий из короткофокусной, линзы 3 и точечной диафрагмы 4, преобразующий объектив 5, транспарант 20

6 из набора N транспарантов с обрабатываемыми изображениями (реализациями двумерных сигналов), матрицу 7 из n m одинаковых голографических сфе- рических линз 8, фильтрующую маску 9, 25 регистрирующую фотопленку 10 и устройство 11 смещения фотопленки 10 по осям

Х и Y. Источник 1 света, расширитель

2 пучка и преобразующий объектив 5 представляют собой оптический «ore ЗО рентный спектроанализатор Фурье.

Фильтрующая маска 9 выполнена в виде непрозрачного экрана с n m прямоугольными отверстиями 12, соосными с линзами 8 матрицы 7, т.е. каждое отверстие 12 располагается точно про-, тив центров линз 8 матрицы 7. Соотношение размеров б„ и 6, отверстий 12 и расстояний аХ и аУ между ними равно

1 1 — и —. Матрица 7 установлена в спект- 40 и ш ральной плоскости преобразующего объектива 5. В фокальной плоскости матрицы 7 установлена фотопленка 10 вплотную к фильтрующей маске 9. Устройство 11 смещения фотопленки 10 выполнено в виде двухкоординатной подачи с микрометрическими винтами (не показаны).

Если заданы наперед Л1)„„„ц. и ч чн — необходимые минимальные разряжения спектра по соответствующим координатам пространственных частот, то расстояния между отверстиями 12 по координатам Х и Y определяются

55 соотношениями: где — длина волны света;

1. — расстояние между транспарантом 6 и матрицей 7.

Анализатор работает следующим образом.

Оптический двумерный случайный сигнал, записанный на транспаранте 6, освещают пучком когерентного света от источника 1 света (лазера), сформированным до нужных размеров расширителем 2 пучка и прошедшим через преобразующий объектив 5. В спектральной плоскости преобразующего объектива 5 формируется распределение интенсивности света, пропорциональное спектру мощности двумерного сигнала. Далее световой поток с распределением интенсивности, пропорциональным спектру мощности анализируемого сигналя, проходит через матрицу 7, состоящую из и м m голографических линз 8, 3 фокальной плоскости матрицы 7 формируется световой поток с рапределением интенсивности в виде и m мелких сфоку-сированных пятен, который при попадании этих пятен в отверстия 12 фильтрующей маски 9 преобразуется в систему N = и m лучей с площадью поперечного сечения каждого о S = б„ "б„ . Зтой системой N лучей производится экспонирование фотопленки 10 в течение определенного времени 7 . Затем устройством 11 фотопленка 10 перемещается по координате Х или Y транспарант 6 заменяется новым и производится новое экспонирование фотопленки 10. Запись каждой спектральной компоненты на фотопленке 10 любой реализации входного сигнала производится в виде элементарной ячейки с помощью бБ. Запись спектральных компонент N реализаций производится N элементарными ячейками на участке фотопленки 10, ограниченном квадратом с вершинами при проекциях отверстий 12 в фильтрующей маске 9, площадь которого лБ = ьХ йУ. Максимальное количество записываемых реализаций в предлагаемом анализаторе, равное N, получают тогда, когда записывают элементарные ячейки с площадью S S:âïëîòíóþ друг к другу по обеим координатам, При этом перемещение фотопленки 10 по координатам производится с шагом, равным размеру отверстия 12 по соот1267280 уровней плотности, что как видно из сравнения выражений в Й раз меньше, чем в пРедлагаемой анализаторе.

Максимальное количество обрабатываемых реализаций в предлагаемом ана лизаторе N = n . m, поэтому максимальное повышение динамического диапазона по сравнению с прототипом аяреяеняетея вначеннен в чв н раз.

Формула изобретения

Составитель Л. Коновалов

Редактор Л. Пчелинская Техред Л.Сердюкова

Корректор Т. Колб

Заказ 5767/41

Тиоаж 728

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ветствующей координате. Фотометрирование фотопленки 10 производится мик,рофотометром, площадь окна которого равна AS. При этом происходит суммирование каждой спектральной компонен- 5 ты по всем реализациям.

Динамический диапазон анализатора оценивается числом уверенно различи мых на фотопленке уровней сигнала Т авакс

10 р -,— —, где а Т „ „, — диапазон измерения; GT — флюктуации коэффициента пропускания фотопленки по интенсивности. Вводя обозначение BS,— площадь одного зерна фотоэмульсии и учитывая, что плотность фотослоя пропорциональна числу зерен серебра в единице объема, а флюктуации плоте ности пропорциональны корню квадратному из числа зерен, можно записать г 58 р =ЧМ

GSo где M — число зерен внутри площадки O S.

В результате регистрации на площадке

AS N участков о Я по р уровней коэффициента пропускания в каждой получают результирующий динамический диапазон: 30

В анализаторе-прототипе при суммировании на площади >S = >X >Y 35 ,.:можно зарегистрировать p = Ч о

Оптический анализатор спектра случайных двумерных сигналов, содержащий последовательно расположенные источник когерентного света, расширитель пучка, преобразующий объектив, транспарант и фотопленку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения динамического диапазона, введены последовательно расположенные матрица из и х m голографических линз и фильтрующая маска, выполненная в виде непрозрачного экрана с прямоугольными отверстиями, соосными с линзами матрицы, у которого соотношение отверстий и расстояний между ними по соответствующим координатам

1 равно 1/n и 1/m, при этом матрица установлена в спектральной плоскости преобразующего объектива, фильтрующая маска — вплотную перед фотопленкой, а фотопленка — в фокальной плоскости матрицы с возможностью перемещения по двум ортогональным координатам.