Микроволновый спектрометр Советский патент 1987 года по МПК G01N22/00 

fO

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для спектрометрии газов в субмиллиметровом диапазоне длин волн.

Целью изобретения является повыше- 5 ние точности измерения частот спектральных линий.

На чертеже представлена структурная схема микроволнового спектрометра

Микроволновый спектрометр содержит источник 1 микроволнового излучения, в состав которого, например, входят перестраиваемый генератор 2 и управляемый блок 3 питания, делитель 4 излучения, первая 5 и вторая 6 ячейки с исследуемым газом и газом с иЗвестньмн спектральными характе-i ристиками соответственно, первый 7 и второй 8 микрофоны, перестраиваемый резонатор 9 Фабри-Перо, детектор 10 микроволнового излучения, интерферометр 11 Майкельсона, источник 12 когерентного оптического излучения (Не- Ne лазер), фотоприемник 13, усилители 14-16, первый 17, второй 18 и третий 19 синхронные детекторы, регистратор 20, генератор 21 модулирующего напряжения и элемент 22 для пере- мещения подвижного зеркала резонатора 9 Фабри-Перо.

20

25

30

Микроволновый спектрометр работает следующим образом.

Частотно модулированное излучение генератора 2 источника 1 расщепляется делителем 4 излучения на два луча, один из которых направляется в первую 5 и вторую 6 ячейки, а другой - в резонатор 9 Фабри-Перо, настроенньш на частоту излучения. При отклонении частоты излучения от собственной частоты резонатора 9 на детекторе 10 возникает сигнал с частотой, равной частоте модуляции, который после усилителя 14, синхронного детектора 17 поступает на управляемый блок 3 питания источника 1 и изменяет его выходное напряжение так, чтобы устранить это отклонение. Таким образом, частота излучения перестраиваемого генератора 2 автоматически настраивается на собственную частоту резонатора 9 Фабри-Перо. При плавном перемещении подвижного зеркала резонатора 9 Фабри-Перо,например, с помощью элемента 22 осуществляется сканирование частоты излучения по диапазону. При совпадении частоты излучения с частотами линий поглощения газов в

fO

«5

- 5 а

е а

3207232 .

первой 5 и второй 6 ячейках возникают сигналы, которые регистрируются первым 7 и вторым 8 микрофонами и после синхронного детектирования первым и вторым синхронными детекторами поступают на первый и второй входы регистратора 20.

Таким образом, осуществляется запись спектров как исследуемого, так и известного, опорного газов. Одновременно с записью спектров на третий вход трехканального регистратора 20 поступает интерферограмма с ин- ггерферометра 11 Майкельсона, который подключен к резонатору 9 Фабри-Перо так, что подвижное зеркало резонатора 9 является одновременно подвижным зеркалом интерферометра 11. Вследствие этого периоды интерферо- граммы связаны с частотой излучения перестраиваемого, генератора 2 источника 1 и являются метками точного частотного масштаба на записи спект- ра.

20

25

Формула изобретения

Микроволновый спектрометр, содержащий размещенные вдоль одной оси

30 источник микроволнового излучения, перестраиваемый по частоте, первую и вторую ячейки для размещения исследуемого газа и газа с известными спектральными характеристиками соот ветственно, которые соединены с микрофонами, подключенными соответственно к сигнальным входам первого и вТо- р.ого синхронных детекторов, к опорньи входам которых подключен выход ге.не40 ратора модулирующего напряжения, выходы первого и второго синхронных детекторов подключены к первому и второму входам регистратора, соответственно, при этом выход генерато45 ра модулирующего напряжения подключен к первому входу источника микроволнового излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения частот спект- .

50 ральных линий, введены последовательно соединенные делитель излучения,установленный между источником микроволнового излучения и первой йчей- кой, перестраиваемый резонатор Фабри 5 Перо, детектор микроволнового излучения и третий синхронный детектор, опорньи вход которого подключен к выходу генератора модулирующего напряжения, а выход - к второму входу ис313207234

точника микроволнового излучения, а подвижное зеркало которого являетии- также последовательно соединенные не- подвижным зеркалом резонатора Фабри- точник когерентного оптического из- Перо, и фотоприемник, подключенньш лучения, интерферометр Майкельсона, к третьему входу регистратора.

Изобретение может использоваться для спектрометрии газов в субмиллиметровом диапазоне длин волн и обеспечивает повышение точности измерения частот спектральных линий. Микроволновый спектрометр содержит источник 1 микроволнового излучения, состоящий из перестраиваемого генератора (ПГ) 2 и управляемого блока питания 3, делитель излучения 4, ячейки 5,6 соответственно с исследуемьм газом и с газом с известными спектральными характеристиками, микрофоны 7,8, перестраиваемый резонатор 9 Фабри-Перо, детектор 10 микроволнового излучения, интерферометр 11 Майкельсона, источник 12 когерентного оптического излучения, фотоприемник 13, усилители 14-16, синхронные детекторы 17-19, регистратор 20, генератор 21 модулирующего напряжения и элемент 22 для перемещения подвижного зеркала резонатора 9. Частота излучения перестраиваемого генератора 2 автоматически настраивается на собственную частоту резонатора 9. При перемещении .подвижного зеркала с помощью элемента 22 осзтдествляется сканирование частоты излучения по диапазону. При совпадении частоты излучения с частотами линий поглощения газов в ячейках 5,6 возникают сигналы, которые регистрируются регистратором 20. 1 ил. ю (Л со ю о ГчЭ СлЭ