Фурье-спектрометр
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено24.04.74 (21) 201 g222/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет 43) Опубликовано25.06.76.Бюллетень № 23 (45, Дата опубликования описания 22.07.76
2. (51) М. Кл. г
+=
G 01 3 3/26
G 01 B 11/02
Гасударственный комитет
Соввтв Министров СГСр по делам изооретений и открытий (53) УДК 535.853.3 (088.8) (72) Автор изобретения
E. М. Шаров (71) Заявитель (54) ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТР
Изобретение относится к оптико-интерференционным спектральным приборам и предназначено для анализа излучений слабых энергий в инфракрасной области спектра, Известны Фурье-спек рометры. у которых модуляционные часто. ы, содержашиеся в интерферограмме, лежат в области звуковых частот и могут быть, "зл оже ны в спектр с помошью электрон ого спектрального анализатора (lf . Опти;-:ская схема этих спектрометров не обеспе:.. вает точной спектральной привязки одноиме:д.ых отсчетов всех интерферограмм по разности хода, что не позволяет получать результирующую интерферограмму с повышенным отношением сигнала к шуму путем суммирования исходных интерферограмм одного и того же источника излучения.
В известном Фурье-спектрометре, содержашем интерферометр типа Майкельсона с двумя каналами (измерительным и первым контрольным) монохроматического излучения, систему сканирования подвижного зеркала интерферометра, усилительный тракт нз ерительного канала, подключеннь.и к аналого-цифровому преобразователю, усилитель-формирователь первого контрольного канала и устройство управления; аналого. выи сигнал пнтерферограммы преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя в цифровую форму и регистрируется на магнитной ленте, а затем обрабатывается на вычислительных машинах. Измерительный комплекс этого Фурье-спектрометра не содержит средств для непосредственного суммирования пнтерферограмм, что затрудняет использование фазовой информации при интерпретации спектров и требует применения регистрируюших устройств большой емкости °
1Лель изобретения — создание Фурьеспектрометра с повышенным отношением сигнала к шуму в результируюшей интерферограмме, получаемой при суммировании исходных интерферограмм от одного и того же источника излучения.
Достигается это тем, что в известный
Фурье-спектрометр введены вычислительное устройство и второй контрольный канал не518643 монохроматического излучения с неподвижным зеркалом, включающий усилитель-фор ф мирователь, подключенный к устройству уп л" равления, выходы которого подключены к управляющим входам аналого-цифрового 5 преобразователя, и вычислительного устройства, информационный вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а неподвижное зеркало второго контрольного канала установлено на общем основании в плоскости, смещенной параллельно относительно плоскости неподвижного зеркала измерительного и пеового контрольного каналов
Введение вычислительного устройства и второго контрольного канала, неподвижное зеркало которого установлено на общем основании в плоскости, смещенной параллельно относительно плоскости неподвижного зеркала измерительного и первого контрольного каналов, позволяет осуществить привязку интерферограмм при их непосредственном суммировании в реальном масштабе времени от одного и того же источника излучения и увеличить в результирующей интерферограмме отношение сигнала к шуму.
На чертеже дана схема Фурье-спектрометра.
Оптическая часть Фурье-спектрометра 1 содержит источник исследуемого излучения
2, источник монохроматического иапучения
3, источник немонохроматического излучения
4, подвижное зеркало 5 интерферометра, установленное на преобразователь перемещения 6, неподвижное зеркало 7 для интерферирующих лучей исследуемого источника 2
35 и источника монохроматического излучения
3 и зеркало 8 источника немонохроматического излучения 4, установленное на общем основании зеркала 7 и смещенное параллель40 но его плоскости. Фотоэлектрическая часть
Фурье-спектрометра включает в себя усилительный тракт 9 измерительного канала, усилители-формирователи 10 первого контрольного канала и 11 второго контрольнсго канала, устройство управления 12, аналогс цифровой преобразователь 1 3, вычислительную машину 14, генератор 15 пилообразного напряжения, сумматор 16 и систему 17 контроля скорости движения.
На выходе спектрометра 1 интерферограм. мы исследуемого иапучения 2, монохроматического излучения 3 и немонохроматического излучения 4 подвижным зеркалом 5 с помощью преобразователя перемещения 6 пу55 тем подачи на него пилообразного напряжения от генератора 15 через сумматор 16, управляемый системой контроля скорости движения 17, сканируются по линейному закону и регистрируются соответственно уси60 лительным трактом 9 измерительно о канала усилителем-формирователем 10 первого контрольного канала и 11 второго канала.
При сканировании разности хода за счет относительного сдвига зеркала 8 интерферограмма канала немонохроматического излучения
4 усилителем формирователем 1 1 регистрируется с некоторым запаздыванием. Импульс, сформированный по переднему фронту главного максимума интерферограммы немонохроматического излучения с выхода усилигеля-формирователя 1 1 поступает в устройство управления 1 2, которое с этого момента выдает импульсы дискретизации на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 13, выдающего отчеты интерферограммы исследуемого излучения в вычислительную машину 14.
Началом работы устройства служит стартовая команда, поступающая в устройство управления 12 от оператора. Это устройство запускает генератор 15, который ч»рез сумматор 16 и преобразователь 6 ocvшествляет перемещение зеркала 5. При этом импульсы с выхода усилителя 10 поступают в систему контроля скорости движения 17, используются для коррекции напряжения питания преобразователя 6. Результатом этой коррекции является строго постоянная скорость сканирования разности хода.
Число отсчетов интерферогоамм, поступающих в память машины 14 задается про° и граммой работы и достигает значения Л где т — целое число, выбираемое обычно из условия 1 10. После регистрации первой интерферограммы устройство 12 переклк чает генератор 15 на обратный ход и блокирует поступление импульсов на вход преобразователя 13, Если источник измеряемого излучения и другие условия остаются неизменными, то отсчеты новых интерферограмм, при поворотном ходе развертки, суммируются с одноименными отсчетами предыдущей интерферограммы, а в памяти машины
14 хранится одна результирующая интерферограмма, которая может быть суммой десятков и сотен интерферограмм, Таким образом отношение сигнала к шуму в результирующей интерферограмме увеличивается и оказывается пропорциональным 1(й, где и — число интерферограмм.
Формула изобретения
Фурье-спектрометр, содержащий интерферометр типа Майкельсона с двумя каналами (измерительным и первым контрольным) монохроматического излучения, систему сканирования подвижного зеркала интерферометра, усилительный тракт измерительного канала, подключенный к аналого-цифровому преобразователю, усилитель-формирователь
518643
5 2
Составитель А. Медведев
Редактор Е, Гончар Те хред С, Га бовда Корректор Д. Мельни 1, лко
Заказ 1848 254 Тираж 814 Подписное
Г1НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москьа, %-35, Раушская наб., д. 4/5
4>илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первого контрольного канала, устройство управ. ления, отличающийся тем, что, с целью повь шения отношения сигнала к шуму в интерферограмме путем суммирования исходных интерферограмм, в него вве- 5 м дены вычислительное устройство и второй контрольный канал немонохроматического излучения с неподвижным зеркалом, включающийй усилитель-формирователь, подключ енный к устройству управления, выходы кото- 10 рого подключены к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, и вычислительного устройства, информационный вход которого подключен к выходу аналогоцифрового преобразователя, а неподвижное зеркало второго контрольного канала установлено на общем основании в плоскости, смещенной параллельно относительно плоскости неподвижного зеркала измерительного и первого контрольного канала.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент США, % 3286582, кл, 356106, 1966 г.