Оптический анализатор спектра Советский патент 1984 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к статистической радиофизике и предназначено для параллельного спектрального анализа одновременно многих электрических процессов в реальном масштабе времени. Известны оптические анализаторы спектра с пространственным накоплением, которые содержат на входе многокана/ibHoe запоминакицее устройство в виде электронно-лучевой трубки с памятью. Механически перестраиваемый эталон, который может быть выполнен, например, в виде оптической решетки вращакицейся относительно щелевой диафрагмы, которая в свою очередь, сканируется по каналам анализа. Фотоприемником в таких анализа торах чаще всего является одноканаль ньй преобразователь свет - электриче кий сигнал t1. Недостатками анализаторов такого типа являются низкая скорость анализа за счет механизма перестройки эталона и ограниченный динамический диапазон анализа. Наиболее близким к изобретению по техническому решению является анализатор, который содержит разветвитель сигнала, двухлучевую электронно-лучевую трубку, фазовращатель, четыре поляризатора, модулятор све.. та, систему проекции и видикон в качестве многоканального интегратора. Модулятор света представляет собой диафрагму с двумя щелями и вращающийся диск с многодорожечной записью опорного сигнала. Щели в диафрагме установлены так, что изменение прозрачности диска в той и другой щелях на радиусах одинаковой длины противо фазно 2. Недостатком этого анализатора является то, что для формирования эталонной функции используются разные участки диска модулятора света. След ствием этого являются высокие требования к точности его изготовления, так как степень компенсации постоянной составлякндей и отклика на постоянную составляющую зависит от точности выполнения щелевых диафрагм и точности взаимного расположения диафрагм и записи эталонной функции. Это приводит к снижению динамического диапазона анализа. Целью изобретения является повышение динамического диапазона анализа. Поставленная цель достигается тем, что оптический анализатор спектра, содержайчийвходной разветвитель сигнала, два преобразователя сигналсвет, подключенные к выходу разветвителя, один - непосредственно, а другой - через фазовращатель наЗГ, и оптически связанные с преобразователями сигнал-свет модулятор света, выполненный в виде вращающегося диска с многодорожечной записью опорного сигнала и диафрагмы со щелью, систему проекции и многоканальный интегратор, снабжен полупрозрачным зеркалом, установленным на оптической оси анаизатора, а преобразователи скгналсвет расположены симметрично относиельно модулятора света, многодороечная запись на диске которого выолнена зеркальнр отражающим материаНа чертеже представлена структурная схема оптического анализатора спектра. Анализатор содержит входной разветвитель 1 сигнала, один из выходов которого соединен с преобразователем 2 сигнал-свет. Другой выход разветвителя 1 через фазовращатель 3 на ЗГ соединен с преобразователем А сигнал-свет. Фазовращатель 3 обеспечивает сдвиг фазы исследуемого процесса наЗГ. В качестве преобразователей 2 и 4 сигнал-свет использованы электроннолучевые трубки с яркостньм вводом сигнала. , С преобразователями 2 и 4 оптич ски связаны модулятор 5 света с диафрагмой 6 со щелью, полупрозрачное зеркало 7, система 8 проекции и многоканалы ый интегратор 9. Преобразователи 2 и 4 расположены симметрично относительно модулятора 5 света. Модулятор 5 включает в себя вращающийся диск из прозрачного материа.ра с многодорожечной записью опорного сигнала и диафрагму 6 с прямоугольной щелШ). Многодорожечная запись опбрного сигнала на диске модулятора 5 выполнена зеркально отражающим свет материалом, например . хромом. Знак + или - в опорном сигнале определяется работой диска модулятора 5 на пропускание или отражение . . Система 8 проекции состоит из набора сферических и цилиндрических

линз и обеспечивает проекцию на многоканальный интегратор 9 по координате У - преобразователей 2 и 4 и по координате X - модулятора 5.

В качестве многоканального интегратора 9 использован видикон (или матрица ПЗС).

Оптический анализатор спектра работает следующим образом.

Каждый .исследуемьй процесс с выхода разветвителя 1 поступает на преобразователь 2 непосредственно, а на преобразователь 4 - через фазовращатель 3. Преобразователи 2 и 4 обеспечивают преобразование всех исследуемых процессов в изменение интенсивности световых потоков.

При этом калсдому из исследуемых процессов соответствует свое место вдоль координаты У преобразователей 2 и 4. i

Система 8 через модулятор 5, диафрагму 6 и полупрозрачное зеркало 7 обеспечивает проекцию по координате У преобразователя 2, а по координате X - модулятора 5 на многоканальный интегратор 9. При помощи модулятора 5 осуществляется перемножение . интенсивности светового потока с выхода преобразователя 2 с соответствующим опорным сигналом, записанным на модуляторе 5.

Одновременно световой поток с преобразователя 4 проходит через полупрозрачное зеркало 7, отражается от выделенных диафрагмой 6 зеркальных участков диска модулятора 5 и полупрозрачным зеркалом 7 направляется в систему 8 проекции. При помощи модулятора 5 осуществляется перемножение интенсивности светового потока с выхода преобразователя 4 с соответствующим опорным сигналом.

Система 8 обеспечивает проекцию по координате У преобразователя 4, а по координате X - модулятора 5 на многоканальный интегратор 9.

Вьфавнивание световых потоков на входе интегратора 9 обеспечивается светофильтром, установленным между преобразователем 2 и модулятором 5 (не показан), или выбором режимов преобразователей 2 и 4.

Сигнал на выходе интегратора 9 анализатора содержит информацию о Фурье-разложении исследуемого процесса. Отклик на постоянную составляющую на выходе анализатора отсутструет.

В предлагаемом анализаторе формирование противофазных эталонных сигналов осуществляется одним и тем же участком диска модулятора света. Это позволяет свести к минимуму требования к точности изготовления элементов модулятора и точности их взаимного расположения, реализовать при этом высокую степень компенсации как отклика на постоянную составляющую, так и самой постоянной составляющей светового потока и обеспечить тем самым положительный эффект - спектральный анализ с широким динамическим диапазоном.

ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий входной разветвитель сигнала, два преобразователя сигналсвет, подключенные к выходу разветвителя, один - непосредственно, а другой - через фазовращатель на Ji., и оптически связанные с преобразователями сигнал-свет модулятор света, выполненный в виде вращающегося диска с многодорожечной записью опорного сигнала и диафрагмы- со щелью, систему проекции и многоканальный интегратор, отличающийся тем, что, с целью повышения динамического диапазона анализа, он снабжен полупрозрачным зеркалом, установленным на оптической оси анализатора, а преобразователи сигнал-свет расположены симметрично относительно модулятора света, многодорожечная i запись на диске которого выполнена зеркально отражающим материалом. (Л со 01 о Е N5