Способ калибровки измерений напряженности магнитного поля и дифференциальной лучевой скорости Советский патент 1986 года по МПК G01J3/04 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для калибровки магнитографов (приборов для измерения напряженности магнитного поля астрофизических объектов по зеемановскому расщеплению спектральных линий) и устройств для измерения дифференциальной лучевой скорости.

Цель изобретения - повышение точ- ности калибровки путем уменьшения шумов в калибровочном сигнале и определения нулевого уровня устройства.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит входную щель спектрографа 1, призму 2 из двупре- ломляющего материала 2, фазовую четвертьволновую пластинку 3, электрооптический кристалл 4, поляризатор 5 автоколлимационную линзу 6, дифракционную решетку 7, плоскре зеркало 8, фотоприемники 9, электронно-измерительную аппаратуру 10.

Способ осуществляется следующим образом.

На входной щели 1 спектрографа устанавливают тот участок изображения Солнца, в котором предполагается проводить наблюдения, т. е. условия ка- либровки максимально приближены к реальным рабочим условиям. Непосредственно за щелью спектрографа в пучок вводят призму 2, обеспечивающую заданное (калибровочное) расщепление лучей, прошедших в спектрограф Из призмы 2 расщепленные лучи выходят под тем же углом, что и вошедший луч, поэтому условия заполнения коллиматора спектрографа не м:еняются. Призма 2 может быть выполнена из дву пластин кальцита, развернутых так, чтобы обыкновенный луч, выходящий и первой пластины, становился необыкновенным во второй. В итоге на выходе призмы 2 лучи симметрично проходят п обе стороны от центрального нерасщепленного положения, причем лучи ортогонально-линейно поляризованы. При введении в пучок фазовой четвертьволновой пластинки 3, ориентированной так, что ее оси составляют угол 45 с направлением линейной поляризации лучей в кальците, лучи поляризуют по кругу. Поляризация лучей по кругу необходима для полной имитации эффекта Зеемана, а также для исключения проблем оптического сопряжения калибровочной насадки и модулятора.

5

0

5

Q

5

0

В фокальной плоскости спектрографа, показанного на фиг.1 в автоколлимационной схеме с дифракционной решеткой 7 и автоколлиматором 6, каждая спектральная линия окажется, таким образом, расщепленной на две компоненты, т. е. возникает ситуация, весьма близкая к той, которая имеет место при измерении продольного магнитного поля (продольный эффект Зеемана) и при измерении дифференцильной лучевой скорости с тем отличием, что расщепление спектральной линии происходит не в результате действия магнитного поля или дифференциальной лучевой скорости, а является следствием искусственного расщепления лучей за входной щелью спектрографа.

При подаче на электрооптический кристалл 4 знакопеременного четвертьволнового напряжения в один такт работы через поляроид 5 проходит один луч, а в следующий такт - другой. Т. е. в фокальной плоскости спектрографа происходит попеременное гашение компонент расщепления, что регистрируется установленными в крыльях линии фотоприемниками как изменение интенсивности света. Если i изменение интенсивности света в одном крьте, а в другом, то регистрируем1ж магнитографом сигнал равен S S-;. + . ,

Д;1лее изменяют направления круговой поляризации расщепленных лучей на обратные, повернув фазовую четвертьволновую пластинку на 90, и вторично регистрируют сигнал калибровки. Полный размах сигнала равен двойной амплитуде калибровки, середина-размаха соответствует истинному нулевому уровню прибора, а среднеквадратичное значение флуктуации сигнала есть реальный шум, определяющий пороговую чувствительность измерений. Все погрешности, связанные с нестабильностью спектрографа в этом случае уменьшаются более чем на порядок, так как оба луча распространяются практически по одному и тому же оптическому пути (расстояние между лучами составляет несколько десятых долей I-IM) . Величина расщепления лучей выбирается с учетом того, чтобы фотоприемники попадали на линейные участки контуров спектральных линий, протяженность которых для большинства солнечных линий составляет , где S - полуширина спектральной ли1245895-

тельно расположеннь е входную щель спектрографа, модулятор, состоящий из электрооптического кристалла и поляризатора, и диспергирующую часть 5 спектрографа и направление его на два фотрприемник а, расположенных, в выходной фокальной плоскости спектрографа в крыльях спектральной линии, при 1ЭТОМ электрооптический кристалл йоз- буждают знакопеременным напряжением ;; амплитудой, соответствующей сдвигу фаз поляризации 90, и на частоте возбуждения электрооптического кристалла регистрируют сигналы с фотоприемников, отличающийся тем, что, с целью повышения точности калибровки, световой пучок, прошедший входную щель спектрографа, разделяют на два пучка, ортогонально поляри- женности магнитного поля и дифферен- 20 зованных по кругу и разнесенных вдоль

НИИ. С учетом линейной дисперсии спектрографа D приходим к формуле J- 1/2DC.

Йзобр етение повышает точность, калибровки более чем на порядок за счет уменьшения шумов в калибровочном сигнале и обеспечивает определение нулевого уровня устройства, а также оценку пороговой чувствительности измерений, соответствующую реальным мам при рабочих измерениях, так Кс.- калибровка и рабочие измерения осуществляются в одииаковых условиях.

t5

Формула изобретения Способ калибровки измерений напря циальной лучевой скорости, основанный на создании известного искусственного смещения спектральной линии и регистрации сигнала флуктуации интенсивности света,пропорционального личине смещения, с последующими изменением направления смещения и повторной регистрацией сигнала, включающий пропускание света через последованаправления дисперсии на величину f ,

где - полуширина рабочей спектраль - ной линии. А,

D - линейная дисперсия спектрографа, мм/А,

а направление смещения изменяют путем, изменения направления круговой поляризации лучей на обратные.

Редактор А.Козориз

Составитель В.Рандошкин

Техред О.Сопко Корректор М.Демчик

Заказ 3988/32Тираж 778Подписное

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

направления дисперсии на величину f ,

где - полуширина рабочей спектраль - ной линии. А,

D - линейная дисперсия спектрографа, мм/А,

а направление смещения изменяют путем, изменения направления круговой поляризации лучей на обратные.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для калибровки солнечных магнитографов и устройств для измерения дифференциальной скорости. Целью изобретения является повышение точности калибровки. Устройство, реализующее способ, содержит входную щель спектрографа 1, призму из двупреломляющего материала 2, четвертьволновую пластинку 3, электрооптический кристалл 4, поляризатор 5, дифракционньто решетку 7 и фотоприемники 9. Повьшение точности калибровки достигается уменьшением шумов в калибровочном сигнале и определением нулевого уровня устройства. 1 ил. i (Л С 6 7