Способ регистрации спектральных линий и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01J3/12 

Изобретение относится к спектроскопии различных диапазонов н может использоваться для спектрального анализа веществ и соединений при технологическом и экологическом контроле чистоты сред.

Целью изобретения является упрощение способа регистрации спектра и устройства, а также расщирение исследуемого спектрального диапазона и повышение точности измерений.

На чертеже изображено устройство, с по- помощыо которого можно регистрировать спектральные линии.

Устройство состоит из блока 1 получения спектра, включающего перестраиваемый лазер 2 с элементом перестройки - пьезо- керамикой 3, поглощающую ячейку 4 с исследуемым веществом, детектор 5, аналого-цифровой преобразователь 6, блока 7 частотной привязки, состояп его из регистра 8 сдвига, амплитудного дискриминатора 9 и запоминающей ячейки-регистра 10, блока 11 регистрации спектра, состоящего из накапливающего сумматора 12, цифроаналогового преобразователя 13 и самописца 14, сканирующего устройства 15, состоящего из генератора 16 тактовых импульсов, счетчика 17 и цифро-аналвгового преобразователя 18.

Способ осуществляется следующим образом.

Сканирующее устройство с помощью генератора 16 тактовых импульсов, счетчика 17 формирует на выходе ЦАП 18 пилообразное напряжение развертки, управляющее через пьезокерамику 3 перестройкой лазера 2 в выбранном диапазоне частот. Спектр поглощения исследуемой ячейки 4 выделяется в виде напряжения в фотоприемнике 5 и в АЦП 6 преобразуется в цифровую форму. Каждый импульс (такт) генератора 16 управляет кодированием одного числа в А1ЛЦ, его записью в регистр 8 сдвига и сравнением в комбинационном сумматоре 9 этого текущего и предыдущего значений отсчета амплитуды спектра от АЦЦ 6. Если текущее значение больще предыдущего, сигнал с сумматора 9 стробирует запись в ячейку- регистр 10 номер (адрес) отсчета с максимальной в текущий такт амплитудой спектра. В результате однократной развертки в регистре 10 фиксируется адрес экстремального (в данном случае максимума) значения спектра однократного сканирования. По окончании развертки в сумматоре 9 происходит определение разницы (сдвига) между адресом экстремума и его требуемым положением по щкале, задаваемым числом АЭ в виде константы с пульта. Выбор значения АЭ зависит от задачи и может быть определен, например, в начале диапазона скани- рования или в его середине. Величина и направление сдвига с выхода сумматора 9 управляет через сдвиговой регистр 8 суммиро

5

5

Q

0

0 5 5

0

5

0

ванием амплитуд спектра каждого сканирования в накапливающем сумматоре 12. Результаты измерения после каждого сканирования или накопления могут выводиться через ЦАП 13 на двухкоординатный самописец 14, управляемый разверткой с выхода ЦАП 18.

Основные параметры реализованного спектрометра: длина волны излучения лазера 3,39 мкм, максимальное число частотных каналов 1024, диапазон перестройки частоты лазера О-100 МГц, скорость развертки диапазона 0,5 с.

Изобретение позволяет существенно упростить схему спектрометра за счет исключения внещнего, дополнительного репера, формирования его внутри сканируемого диапазона, используя экстремумы наиболее интенсивной линии либо другие особенности линий сканируемого диапазона, что открывает возможность расщирения исследуемого спектрального диапазона независимо от наличия подходящей дополнительной репер- ной линии. Кроме того, исключение измерительного тракта с разностной частотой перестраиваемого и стабильного лазеров также расщиряет диапазон в конкретно реализуемой схеме по сравнению с известными.

Формула изобретения

1.Способ регистрации спектральных линий, основанный на многократном сканировании в исследуемом диапазоне частот или длин волн, привязке исследуемого диапазона спектра-к частотному реперу, измерении амплитуд спектра при, каждом сканировании и накоплении их суммированием, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа регистрации спектра и расщирения исследуемого спектрального диапазона, выбирают при каждом сканировании в пределах диапазона одну из линий спектра в качестве реперной, определяют ее экстремум и суммируют значения измеренных амплитуд спектра при многократном сканировании так, чтобы экстремальные значения выбранной реперной линии каждого однократного сканирования совпадали.

2.Устройство для регистрации спектральных линий, содержащее блок получения спектра, состоящий из последовательно расположенных перестраиваемого лазера с элементом перестройки/ поглощающей ячей-, ки, детектора, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, ска- нируюа1ий блок, выполненный в виде последовательно соединенных генератора тактовых импульсов, счетчика, цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с элементом перестройки перестраиваемого лазера, блок частотной привязки, выход которого соединен с входом блока регистрации спектра, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, расширения исследуемого спектрального диапазона и повышения точности измерений, блок частотной привязки имеет схему определения экстремума, которая содержит амплитудный дискриминатор, запоминаюш,ую ячейку и регистр сдвига, при этом один из входов амплитудного дискриминатора и вход регистра

сдвига связаны с выходом блока получения спектра, другой вход соединен с выходом запоминающей ячейки, а входы запоминающей ячейки соединены с выходом амплитудного дискриминатора и выходом счетчика, выход регистра сдвига соединен с первым входом регистратора, а другой вход регистра сдвига - с выходом амплитудного дискриминатора.

Изобретение относится к спектроскопии. Целью изобретения является упрощение способа регистрани спектра и упрощение устройства, его реализующего, расширение исследуемого спектрасН)Пого диапазона. Изобретение позволяет регистрировать ма, :ые по а.мплитуде спектра 1ьные .пшии путем сип- хронного накопления сигналов многократной развертки в исследуемом диапазоне частот или длин волн с привязкой, испо, 1ьзую- щей особенности выбранной внутри диапазона ренерной спектральной лппии. Это достигается определением экстремума выбранной линии при каждом однократном сканировании и суммировании с накоп.чением амплитуд спектра при многократном сканировании так, чтобы экстремальные значения выбранной ренерной линии каждого однократного сканирования совнадали. 2 с. н. ф-лы, 1 ил. € (Л со ьо оо 00 05 О5