Полевой спектрометр Советский патент 1989 года по МПК G01J3/42 

(Л

21

СП

О)

о

00

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Целью изобретения является повышение точности измерений и упрощение конструкции. Измерительный и эталонный каналы через коммутатор, диск 5 со светофильтрами 6 и модулятор 4 поочередно оптически связываются с приемником. С датчика 9 опорных сигналов поступает информация о текущем положении диска 5 и модулятора 4. В датчике 9 имеется излучатель 24, который через кодовые отверстия 28 в диске 5 и кодовые отверстия 23 в модуляторе 4 оптически связан с первым фотоприемником. Размеры кодовых отверстий 28 в диске 5 больше размеров кодовых отверстий 23 в модуляторе 4. Для выработки начального сигнала на диске 5 укреплено отклоняющее зеркало 29, с помощью которого излучатель 24 оптически связан с вторым фотоприемником 26. Привод модулятора 4 кинематически связан с диском 5 со светофильтрами. Использование объединенного датчика позволяет создать компактную конструкцию, не "затеняющую" объект исследования, что позволяет довести погрешность измерений до 2%. 3 ил.

фиг.2

о текущем положении диска 5 и модулятора 4. В датчике 9 имеется излучатель 2Д, который через кодовые отверстия 28 в диске 5 и кодовые отверстия 23 в модуляторе А оптически связан с первым фотоприемником. Размеры кодовых отверстий 28 в диске 5 больше размеров кодовых отверстий 23 в модуляторе 4. Для выработки начального сигнала на диске 5 укреплено отклоняИзобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Цель изобретения - повышение точности измерений и упрощение конструкции полевого спектрометра.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого полевого спектрометра; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Полевой спектрометр содержит корпус 1, измерительный канал 2, коммутатор 3, модулятор 4, диск 5 со светофильтрами 6, канал 7 эталонного образца, приемник 8 излучения, датчик 9 опорных сигналов и измерительный блок.10.

Измерительный канал 2 включает в себя заищтное прозрачное стекло 11, бленду 12, представляющую собой полый усеченньй конус, внутри .которог размещен ряд диафрагм 13 для поглощения вредных боковых засветок, и диафрагму 14, определяющую угловое поле зрения прибора.

Коммутатор 3 представляет собой зерк.ало 15 в виде половины цилиндра на диаметральном срезе которого расположено отражающее непрозрачное (зеркальное) покрытие, а цилиндрическая поверхность 16 зачернена. Зеркало установлено на валу 17.

Канал 7 эталонного образца включает в себя молочное стекло 18, бледу 19 и диафрагму 20, идентичные бленде 12 и диафрагме 14. Оси бленд расположены на одной .вертикальной линии.

Модулятор 4 представляет собой тонкий металлический диск, приводимый во вращение от привода 21. На- модуляторе 4 выполнен ряд отверстий 22, служащих для модуляции световог потока, и ряд кодовых отверстий 23,

ющее зеркало 29, с помощью которого излучатель 24 оптически связан с вторым фо гоприемником 26. Привод модулятора 4 кинематически связан с диском 5 со светофильтрами. Использование объединенного датчика позволяет создать компактную конструкцию, не затеняющую объект исследования, что позволяет довести погрещность измерений до 2%. 3 ил.

0

5

0

5

0

5

0

5

угловое положение и число которых соответствует основным отверстиям 22. i

Датчик 9 опорных сигналов включа- ет в себя излучатель 24, фотоприемник 25, находящийся соосно с излучателем 24, и фотоприемник 26, расположенный под углом к лучу излучателя.

На диске 5 со светофильтрами 6 расположен ряд кодовых отверстий 27, угловое положение и число которых соответствует светофильтрам, а также закреплено отклоняющее зеркало 29, угловое положение которого соответствует началу цикла измерений.

Кодовые отверстия 23 на модуляторе 4, кодовые отверстия 27 и зеркйло 28 на диске 5 при вращении модулятора и диска в определенные моменты времени располагаются на оси луча излучателя 24 датчика 9 опорных сигналов,

В корпусе 1 установлен привод 29 коммутатора 3. .

Полевой спектрометр работает следующим образом. ,

Исследуемый объект (подстилающая поверхность) в полевых условиях освещен естественным светом (солнце и рассеянный свет неба). Отражакиций- ся от. объекта световой поток в пределах заданного пространственного угла через измерительный канал 2 проходит на коммутатор 3, обращенг ньй к ней своей зеркальной поверхностью. Отражаясь от зеркала 15, световой поток направляется через узкополосный интерференционный светофильтр 6 и отверстие 22 в модуляторе 4 на приемник 8 излучения.

При этом в результате вращения модулятора 4 световой поток модулируется с заданной частотой.

51

Световой поток от верхней полусферы неба освещает молочное стекло 18 канала 7 эталонного образца и в пределах того же пространственного угла через верхнюю бленду 19 и диафрагму 20 также попадает на коммутатор 3.

Во время измерения отраженного потока падающий поток перекрывается зачерненной поверхностью 16 коммутатора 3. После поворота коммутатора этот поток направляется зеркалом 15 через светофильтры 6 и модулятор 4 на приемник 8 излучателя. В это время зачерненная поверхность 16 коммутатора 3 перекрывает отраженный от объекта поток.

Измерения светового потока от объекта и эталонного образца производят попеременно.

Измерение светового потока на каждом светофильтре 6 производят в тот момент, когда его величина достигает амплитудного значения. Этот момен определяет опорный сигнал в необходимом положении светофильтра 6 и модулятора 4. Начало цикла измерений определяет второй опорный сигнал, поступающий после каждого полного оборота диска 5 со светофильтрами 6.

Датчик 9 генерирует опорный сигнал о правильном положении светофильтра 6 и отверситя 22 в модуляторе 4 в тот момент, когда с лучом излучателя 24 совпадают кодовые отверстия 23 в модуляторе 4 и кодовые отверстия 27 в диске 5, пропуская луч на соосный фотоприемник 25.

Сигнал о начале цикла измерений генерируется в момент прохода через луч излучателя 24 зеркала 28, закрепленного на диске 5 и направляющего луч на фотоприемник 25.

Опорные сигналы используются в системе автоматики измерительного блока 10.

Полевой спектрометр снабжен не отдельными датчиками опорных сигналов о положении модулятора и диска с фильтрами,, а одним объединенным дат16036

чиком, который конструктивно особенно компактно решается в том случае, когда модулятор и диск с фильтрами соосны. Диск с фильтрами, вращаясь относительно медленно,,имеет кодовые отверстия относительно большого размера.

Указанное выполнение датчика опор1Q ных сигналов и размещение модулятора и диска с фильтрами уменьшает габариты прибора и повышает достоверность получаемых результатов, при этом погрешность измерений не превыJ5 шает 2%.

Формула изобретения

Полевой спектрометр, содержащий

20 измерительный и эталонный каналы, поочередно оптически связываемые с одним из светофильтров, укрепленных на диске, установленном с возможностью вращения, дисковым моду25 лятором, кинематически связанным

с приводом, и приемником светового излучения, а также систему регистрации,- соединенную с приемником светового излучения, отличающийся

0 тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения конструкции, спектрометр дополнительно содержит датчик опорных сигналов, выполненный в виде излучателя и первого и второго фотоприе 1КИКОВ, диск со светофильтрами и «дисковый модулятор снабжены кодовыми отверстиями, на диске со светофильтрами укреплено отклоняющее зеркало, излучатель дат-

0 чика опорных сигналов оптически связан с первым фотоприемником через кодовые отверстия в диске со светофильтрами и дисковом модуляторе, а с вторым фотоприемником - через от.. клоняющее зеркало, причем размеры кодовых отверстий в диске со светофильтрами больше размеров кодовых отверстий в дисковом модуляторе, при этом привод дискового модулятора кип нематически связан с диском со свеW/.

тосЬильтрами.

5

редактор Л.Реяин

Составитель С.Иванов Техред Л. Сердюкова

Заказ 8424

Тираж 466

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фав.д

Корректор В.Гирняк

Подписное