Оптический спектроанализатор Советский патент 1987 года по МПК G01R23/17 

Изобретение относится к области спектрального анализа электрических сигналов и может быть использовано в различных областях науки и техники

Цель изобретения - уменьшение времени анализа за счет сокращения времени съема информации.

На чертеже изображена функциональная схема оптического анализатора,

Оптический спектроана.пизатор содержит источник 1 света (лазера). Выход источника 1 света (лазера) оптически связан.со входом коллиматора 2, его оптический выход связан со светоделительным устройством 3, один из выходов которого оптически связан с формирователем 4 опорного пучка, а другой - с транспарантом 5. Оптический выход транспаранта 5 связан с оптическим входом цилиндрической линзы 6, выход которой оптически связан со входом сферической линзы 7, которая оптически связана с устройством 8 регистрации спектра, например, в виде матрицы фотоприемников, имеющей построчную организацию вывода информации. Устройство 8 регистрации спектра оптически связано с выходом формирователя 4 опорного пучка. Каждьй из N выходов матрицы 8 связан электрически с первым входом одного из N смесителей 9, второй вход каждого из которых электрически связан с выходом соответствующего из N генераторов 10, а выходы смесителей 9 соединены со входом соответствующих полосовых фильтров 11, выходы которых, в свою очередь, соединены со входом сумматора 12, Выход последнего является выходом оптического спектроанализатора.

Оптический спектроанализатор работает следующим образом.

Электрический сигнал представляется в виде растра на транспаранте 5 Световой пучок от лазера 1 поступает на коллиматор 2, формирующий плоскую волну, которая после светоделитель- ного устройства 3 поступает на форми рователь 4 опорного пучка и освещает транспарант 5. Астигматическая пара линз 6 и 7 вьтолняет однсвременньй спектральный анализ каждого куска синала, представленного на отдельных строках. Опорная волна от формирователя 4 опорного пучка суммируется с сигнальной волной в плоскости матрицы 8 фотоприемников. Таким образом

параллельно формируется N пространственных спектров .Sf,(co), кусков сигнала, соответствующих строкам растра транспаранта 5, в отличие от прототипа, где формируется в виде растра спектр всего сигнала (сОу - ось пространственных частот, п 1,2,...N).

Рассмотрим п-й канал более подробно. Интенсивность света на поверхности фотоприемника 8 п-й строки равна

joCOx

1„(Ш,) I S,(W,) +е

)

где принята единичная амплитуда опорной волны, а «L - коэффициент пропорциональности, зависящий от угла падения опорной волны на матрицу фотоприемников.

Сигнал на выходе строки фотоприемников оказывается пропорционален интенсивности. Кроме того, при считывании СО становится пропорциональной времени, т.е. СО, g , t где g - коэффициент пропорциональности, V - скорость считывания информации.

Тогда сигнал можно представить, как

30

35

In(t) 1 + |s,(g V t)l% , + ,(g УСЦ t)e J jVc4t

В п-ом смесителе происходит перемножение с гармоническим колебанием на выходе п-го генератора с частотой

(n-1)&CO.

В результате на выходе смесителя, 40 имеем:

1у,е

„ ..„(t) ,t.+ (n-1)ucot 1 + + lSn(g.Vc4t)H (g-Vc, t).|K cos.o6g Vc,.t +Ч), (g-Vcg t)}j

где tf p Ig Vf,, t ) - фазовый спектр

п-го куска сигнала, п -и полосовой фильтр, настроенный на частоту

СО COt,+ (n-1)MX),+o(,g V .

Следовательно, сигнал на его вхо- де можно представить, как

I(t) ,(g

j(W,+o{,a j(n-0bfjt nVfu t)eeJ

313073

На выходе всех других N-1 фильтров одновременно с этим сигналом формируются подобные ему сигналы. Поэтому на выходе сумматора результирующий сигнал равен

Х.„,(.,. ,(,.

,V t)

CMI

П-1

W

Для того чтобы .сумма соответствовала спектру всего сигнала S(to), состоящего из N отрезков, необходимо выбрать частоту йсо из условия

iCO

где Т - длительность отрезка сигнала

записанного на одной строке.

Тогда

) (gx ,V,),nco.jY,.H|

Таким образом, преимуществом предлагаемого оптического спектроанализа- тора (по сравнению с известным) яв- ляется возможность уменьшения времени съема информации до времени съема одной строки.

Редактор А.Ревин Заказ 1628/45

Составитель И.Коновалов. Техред Л.Сердюкова

Корректор

Тираж 731Подписное

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

5

0

5

0

/44

Формула изобретения

Оптический спектроанализатор,содержащий расположенные на одной оптической оси и оптически связанные источник света, коллиматор, транспарант с записанным в виде растра сигналом, сферическую линзу и устройство регистрации спектра, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени ана- лиза, в него введены цилиндрическая линза, светоделительное устройство, формирователь опорного пучка, N генераторов, N смесителей, N полосовьк фильтров, где N - число строк транспаранта, и сумматор, при этом цилиндрическая линза установлена перед сферической линзой, светоделительное устройство расположено между коллиматором и транспарантом, а формирователь опорного пучка с одной стороны .оптически связан со светоде- лительным устройством, а с другой стороны - с устройством регистрации спектра, имеющим N параллельных выходов, которые электрически связаны с первыми входами N смесителей, вторые входы которых электрически связаны с выходами N генераторов, а выходы смесителей через соответствующие полосовые фильтры электрически связаны с входами сумматора, выход которого является выходом устройства.

Корректор М.Демчик

Изобретение относится к области спектрального анализа электрических сигналов и может быть использовано в различных областях науки и техники. Цель - уменьшение времени анализа. Она достигается тем, что в оптический спектроанализатор введены цилиндрическая линза 6, светоделительное устройство 3, формирователь 4 опорного пучка, N генераторов 10, N смесителей 9, N полосовых фильтров 11, где N - число строк транспаранта 5, и сумматор 12. Изобретение позволяет сократить время сьема информации. 1 ил. (Л со о со 4