Многоканальный спектроанализатор с временным интегрированием Советский патент 1988 года по МПК G01R23/17 

tt

ч

:на фокусных расстояниях от соответствующих блоков 8 отклоняющих устройств, акустооптический модулятор 5 света, выполненный в виде многогранника с 2М попарно параллельными боковыми гранями и параллельными торцовыми

гранями в виде правильных многоугольников, на одну из которых нанесен пьезопреобразователь, а на другую - поглотитель. ИКСА высокопроизводителен, 1 ил.

Изобретение относится к области оптической обработки информации. Многоканальный спектроанализатор (ЖСА) с временным интегрированием содержит М линеек, каждая из N источников 1 света, N блоков 2 управления, ци31инд- рические линзы (ЦЛ) 3, 4, 7, генератор 6 опорного сигнала, М блоков 8 отклоняющих устройств, установленных на фокусных расстояниях от ЦЛ 7 на каждой оптической оси, имеющих К оптических входов, К 1/2 Fg- Тц, где Fg - верхняя частота анализируемых сигналов; Т; - минимальная длительность световых импульсов, последовательно расположенные К сферических линз (СЛ) 9 и К позиционно-чувст- вительных фотоприемников 10 соответственно, при этом СЛ 9 установлены Н Н И II И 8 11 i 11 11У r I I I I л A-i-iJ±K s (Л

Изобретение относится к оптичес-. кой обработке информации и может быть использовано для спектрального анализа множества сигналов.

Целью изобретения является увеличение производительности устройства путем увеличения числа обрабатываемых каналов.

Функциональная схема многоканального спектроанализатора с временным интегрированием приведена на чертеже.

Устройство содержит М линеек, состоящие каждая из N источников 1 све- та, каддый из которых электрически связан с выходом одного из N блоков 2 управления, входы которых являются входами спектроанализатора, и оптически связан через первые 3 и вторые 4 цилиндрические линзы с акустоопти- ческим модулятором 5 света (АМС), на электрический вход которого подается сигнал генератора 6 опорного сигнала. М оптических выходов АМС 5 связаны через третьи цилиндрические линзы 7 с соответствующими блоками 8 отклоняющих устройств, каждый из которых, в свою очередь, через К сферических линз 9 оптически связан с К фотоприемниками 10 (чертеж выполнен для случая М 2, К З), Логические входы генератора 6 опорного сигнала и блоков 2 управления электрически связаны с первым выходом счетчика 11 адреса, второй выход которого электрически связан со счетным входом генератора 6 опорного сигнала, а вход- с электрическим выходом тактового генератора 12.

Устройство работает следующим образом.

К входных сигналов, подводимых к каждому из М N блоков 2 управления, с помощью соответствующего блока управления дискретизируются во времени

и представляются в виде U,.(t)

211 U(), где Jt

2 Р„

V f

верхняя частота исследуемых сигналов. При этом длительность дискретизируе- мых импульсов Т, выбирается равной минимальной длительности световых импульсов источников света. Таким образом, источники света, запускаемые от блоков 2 управления, за период дискретизации 4t генерируют последог вательно К световых импульсов, промо- дулированных отсчетами входных сигналов, при этом К 1/2 FgTj,. Световые пучки линеек источников света преобразуются цилиндрическими линзами 3 и 4 таким образом, что на АМС 5 падают световые волны вдоль М опти- : ческих Осей устройства, АМС 5 выполнен в виде многогранника, имекяцего 2М попарно параллельных боковых граней и параллельные торцовые грани (правильные многоугольники), на одну из которых нанесен преобразователь, а на другую - поглотитель. Каждая из оптических осей устройства перпендикулярна по отношению к двум боковым граням и направлению распространения ультразвуковых волн. Световые волны, распространяющиеся вдоль М оптических граней устройства, дифрагируют на АМС 5, который возбуждается от генератора 6 опорного сигнала. Последний к моменту времени формирования i-x отсчетов в первых N М каналах, в которых отсчеты берутся коммутаторами одновременно, генерирует опорную функцию f .(t), представляющую собой ядро реализуемого-преобразования Фурье. Затем генератором 6 опорного сигнала обеспечивается перенос данной опорной функции на несущую частоту, которая лежит в полосе рабочих частот АМС 5. Этот сигнал вводится в АМС 5. В момент времени t КТ + iut где Т - апертурное время АМС 5, линейки источников 1 света, в которых каждьш источник света оказывается промодулированным i-м отсчетом соответствующего К-го канала, генерируют вспышку света длительностью Т ц. После дифракции световых пучков, которые распространяются вдоль М оптических осей и каждый из которых является сигналом от N источников света соответствующей линейки, в первом дифракционном порядке в фокальной плоскости третьей цилиндрической линзы 7 формируется спектр произведения U(bt)fi (К-0,05)Т + | , где

V - скорость ультразвуковых волн; X - координата вдоль направления распростран ения ультразвуковых волн. В фокальной плоскости линзы 7 размещен блок 8 отклоняклцих устройств, который обеспечивает в зависимости от несущей частоты генератора 6 опорного сигнала определенное направление распространения световых пучков, принадлежащих т-й оптической оси.

Световые пучки, отклоненные в К-м на- зо по М К N каналам одновременно, что правлении, преобразуются.сферической обеспечивает увеличение производитель- линзой 9 в плоскую волну, регистрируемую фотоприемником 10, обеспечивающим режим временного интегрирования, i-e отсчеты следующих (К+1)-х каналов по всем М источникам света вводятся в оптическую систему синхронно в момент времени t (К+1)Т + idt,

35

ности в М -к раз по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Многоканальный спектроанализатор с временным интегрированием, содержащий расположенные на одной оптической оси и оптически связанные первую линейку N источников света, каждьш из которых электрически связан с выходом соответствующего из N блоков управления, входы которых соединены с с входами спектроанализатора, три цилиндрические линзы, акустооптический модулятор, электр 1чески связанньй с генератором опорного сигнала, первук) сферическую линзу и первый позиционно- чувствительный фотоприемник, установленный в фокальной плоскости сфери- . ческой линзы, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения производительности устройства путем увеличения.числа обрабатываемых каналов, он содержит дополнительно М-1 линеек источников света, где М - число оптических осей устройства, каждая из которых установлена на соПри этом в АМС 5 подается опорная функций f-(t) на другой несущей частоте к, В фокальной плоскости световое пятно (К+1)-х каналов ока- зьшается смещенным в пространстве по отнощению к К-м каналам, и блоки 8 отклоняющих устройств наП равляют световые волны в (К+)-е направления Таким образом, по каждой из М оптических осей световое распределение преобразуется (К+)-й сферической линзой 9 и регистрируется (К+Д)-м интегрирующим во времени фотоприемником 10.

Учитывая сказанное, можно записат К /It/T. При выполнении этого условия после-регистрации i-ro отсчета К каналов, вводимых с помощью М N источников света, начиная с момента времени t fi+l)dt, в спектроанали- заторе аналогично описанному вьше

идет обработка (i+l)-x отсчетов. Осуществляется замела опорной функции fj(t) и последовательный перебор несущих частот (х) , что позволяет обеспечить суммирование отсчетов по соответствующим каналам, Ка каждое из М К фотоприемников 10, обеспечивающих режим временного накопления, фор-

мируются дискретные преобразования Фурье по N каналам.

Синхронизацию работы блоков 2 управления, т.е. моментов времени генерирования световых импульсов источНиками 1 света, со сменой генератором 6 опорного сигнала несущих частот и обеспечивают счетчик 11 адреса и тактовьй генератор 12, управляя логическими входами соответствующих

.устройств. Счетньй вход генератора 6 опорного сигнала электрически связан с соответствующим выходом счетчика 11 адреса, что обеспечивает синхронную смену опорных функций f; к моментам времени t idt.

Таким образом, многоканальный, спектроанализатор с временным интегрированием выполняет дискретное преобразование Фурье входных сигналов

по М К N каналам одновременно, что обеспечивает увеличение производитель

ности в М -к раз по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

о по М К N каналам одновременно, что обеспечивает увеличение производитель-

0

Многоканальный спектроанализатор с временным интегрированием, содержащий расположенные на одной оптической оси и оптически связанные первую линейку N источников света, каждьш из которых электрически связан с выходом соответствующего из N блоков управления, входы которых соединены с с входами спектроанализатора, три цилиндрические линзы, акустооптический модулятор, электр 1чески связанньй с генератором опорного сигнала, первук) сферическую линзу и первый позиционно- чувствительный фотоприемник, установленный в фокальной плоскости сфери- . ческой линзы, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения производительности устройства путем увеличения.числа обрабатываемых каналов, он содержит дополнительно М-1 линеек источников света, где М - число оптических осей устройства, каждая из которых установлена на со0

55

ответствующей оптической оси устройг- ства, электрически связанных с выходами соответствующих из N(M-1) дополнительных блоков управления, К Входов которых соединены с входами спектроанализатора, 3(М-1) цилиндрические линзы, установленные по три на каждой из М-1 оптических осей устройства, М отклоняющих уст- ройств, установленных на фокусных расстояниях от третьей цилиндрической линзы, на каждой оптической оси устройства, имеющих К оптических входов, где К 1/2 Р бТ(, Fg - верхняя частота анализируемых сигналов; Т„ - мини- мальная длительность световых импуль- соб, каждый из которых связан с соответствующими последовательно расположенными сферической линзой и по- зиционно-чувствительным фотоприемником, причем первая и дополнительные

М(К-1) сферических линз установлены на фокусных расстояниях от соответст- .вующих блоков отклоняющих устройств, а каждый из М(К-1) дополнительных по- зиционно-чувствительных фотоприемников установлен в фокальной плоскости соответствующей сферической линзы, последовательно соединенные тактовый генератор и счетчик адреса, первый выход которого подключен к логическим входам блока управления и генератора оЛорного сигнала, а второй вы- ход - к счетному входу генератора опорного сигнала, при этом акустооп- тический модулятор выполнен в виде многогранника с 2М попарно параллельными боковыми гранями и параллельными торцовыми гранями в виде правильных многоугольников, на одну из которых нанесен пьезопреобразователь, а на другую - поглотитель.