Оптический анализатор спектра Советский патент 1962 года по МПК G01R23/18 

Известны оптические анализаторы спектра, позволяющие наблюдать и записывать спектры сигналов, изображенных в виде яркостной записи на фотопленке.

Предлагаемый оптический анализатор спектра отличается от известных тем, что для увеличения скорости и точности анализа, расширения частотного диапазона, использования прибора в качестве узкополосного перестраиваемого фильтра, а также уменьшения габаритов и веса прибора в нем применены две дифракционные решетки, наложенные друг на друга таким образом, что их штрихи составляют некоторый угол, который изменяется по определенному закону. Одна из решеток приводится в колебательное движение, а исследуемая пленка перемещается за (или перед) решетками.

На чертеже показана схема предлагаемого оптического анализатора спектра.

В описываемом анализаторе световой лоток от источника 1 проходит через две дифракционные .решетки 2 и «3 и пленку 4 с исследуемой записью, расположенную за (или перед) решетками. Если штрихи решетки 2 расположены под углом +сс к оси х, а штрихи решетки 3 - под углом -а к оси X прямоугольной системы координат х, у, то прозрачность решеток описывается следующими выражениями:

Г 2 -1

Л.. + 5,С08 - (;с cosa + у sin а ) - ср,(1)

L J

Л,-}-52С08 - (jc COS а - у sin а) - «г(2)

L

и при выходе из второй решетки световой поток будет описываться произведением (1) на (2). Это произведение содержит член

Bi BZ

2L 2 sin a

(остальные члены не играют существенной роли). При допущении, что решетки вибрируют с одинаковой амплитудой А и частотой Q, но в противоположных направлениях, т. е. так, что можно записать

PI а cos Qt и (рз - а cos S t. При этом получается следующий закон модуляпии светового потока

1 BZ

-cos

пронизывающего исследуемую запись.

Пусть запись сделана так, что ширина световой дорожки, расположенной вдоль оси у, изменяется по закону f(y), представляющем собой исследуемый процесс. Тогда .

Ф

COS

или иначе

В В,

У 4 + , cos

Ф

к - / (у) cos Kydy; к - / (у) sin Kydy.

Соотношения (4)

определяют спектральную плотность f (у). заданную на интервале D. Через к обозначена Л 4я8 Па/ Амплитуда переменной составляющей светового потока Ф измеряется фотоумножителем 5. На основании (3) она пропорциональна модулю спектральной плотности исследуемой функции. Изменяя угол а, можно получить значение спектральной плотности процесса в интересующем интервале.

Таким образом, колебательное движение решеток с одновременным изменением угла между их штрихами с помощью специальных синусного и арктангенсного механизмов 6 к 7 позволяет производить анализ в некотором интервале частот. Причем скорость и точность анализа получаются достаточно высокими, а сам прибор можно использовать в качестве узкополосного перестраиваемого фильтр а.

Зависимость спектральной плотности процесса от частоты можно получить сразу в виде графика на подключенном к выходу 8 фотоумножителя самопишущем приборе или наблюдать визуально на экране осциллографа.

- (pi - cpj)

7

- 2 а cos S;

2 sin а

- 2 а cos 2 г dx

2 sin а

(3)

2 a cos S t - f

2 sin a

(4)

функции величина

Предмет изобретения

Оптический анализатор спектра, позволяющий наблюдать и записывать спектры сигналов, изображенных в виде яркостной записи на фотопленке, отличающийся тем, что с целью увеличения скорости и точности анализа, расширения частотного диапазона, достижения возможности использовать прибор в качестве узкополосного перестраиваемого фильтра, ,а также уменьшения габаритов и веса прибора, в нем применены две дифракционные решетки, наложенные друг на друга таким образом, что их штрихи составляют некоторый угол, который изменяется по определенному закону, причем одна из решеток приводится в колебательное движение, а исследуемая пленка перемещается за (или перед) решетками.

о

№ 148120