СКАНИРУЮЩИЙ ИНФРАКРАСНЫЙ СПЕКТРОМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G01J3/40 

1

Изобретение относится к электронной техни.ке и может быть использовано в анпаратуре, првднязначеННОЙ для исследования углового и спектрального распределения излучеНИЯ атмосферы Земли и планет в инфракрасной области спектра, при установке ее на искусственных спутниках, ра;кетах, аэростатах и других средствах подъема, a также для изучения иных типов излучателей.

Известны сканирующие спектрометры, соетоящие из оптической систелЕЫ, определяющей поле зрепия, с механизмол: скапирования по пространству, оптической системы для спектральпого разложения с механизмом сканирования по cneKipy, приемника излучения с усилителем сигнала и регистрирующего устройства (шлейфового осциллографа, самописца, магнитофона). Излучение, измеряемое сканирующим спектрометром, является функцией двух переменных, fa,/./а,л), где Еа,7. - энергия, воспринимаемая лучеприемииком в паправлении, характеризуе.мом углом а и длиной волны Я, которая может быть однозначно зарегистрирована при плавном изменении а, дискретно.м измепепии л и наоборот) или при плавном сканировании по а и /., если известны для каждого момента времени значения этих величин.

Для осуществления такого рода записи необходимо иметь большой запас носителя ийформации (например, осцнллографной пленки), так как коэффициент использования этого носителя весьма низок в связи с тем, что по всей длине пленки регистрируется одна лппия характеризующая изменение исследуемой функции. Этот недостаток особенно существенен в том случае, когда необходимо производить регистрацию быстропеременпых ироцессов автономнымн снсгемами, запас носителя информации в которых ограничен, a его пополнение или замена невоз.можны. Такнм образом, запас носителя ограничивает быстродействие спектрометра, время его работы и объем получаемой информации.

Кроме того, полученная запись малопаглядпа и для анализа спектрально-пространственной характеристики Еа,. требуется выполнение большего объема трудоемких работ по расшифровке получеппых осцпллограмм. В случае исиользовапия средств подъема, перемещающихся в пространстве с большей скоростью (ракет, искусственных спутников Земли) иривязка получаемых данных при расшифровке к определенному участку спектра и области пространства становится практически недостижимой.

Цель изобретения заключается в разработке такой конструкции спектрометра, которая позволила бы, иск.тючая предварительную обработку, получить непосредствеппо на осциллограмме спектр ал ьно-гфостаиственную характеристику а,Я, существенно уменьшить расход пленки и за счет это1-о увеличить время работы и быстродействие спектрометра, доведя его до предельного значения, определяемого постоянной времени приемника излучения.

Поставленная цель достигается тем, что спектрометр содержит датчики угла поворота механизмов сканирования но углу н по спектру, выходы которых через усилители подключены к вертикальным и горизонтальным отклоняющим системам электроннолучевой трубки, с модулятором которой соединен приемник излучения через промежуточный усилитель.

На чертеже приведена блок-схема предложенного спектрометра.

Спектрометр включает в себя оптическую систему / с механизмом сканирования 2, определяющие направление оптической оси и поле зрения прибора, оптическую систему 3 с механизмом сканирования по спектру 4, обеспечивающие спектральное разложение излучения, приемник излучения 5, включенный иа вход усилителя 6, датчик 7 угла поворота механизма сканирования 2, определяющий направление визировапия, с усилителем 8, датчик 9 угла поворота механизма сканирования по спектру 4 с усилителем 10, электроннолучевую трубку ЭЛТ // с блоком питания 12, фотографирующее устройство 13, управляемое датчиком протяжки 14.

Пройдя две оптические системы /, 3, иоток энергии воспринимается приемпиком излучения 5, преобразующие его в электрический сигнал, усиливаемый до необходимого уровня усилителем 6. С выхода усилителя сигнал поступает на модулятор электроннолучевой трубки }.

Яркость свечения экрана трубки определяется величиной этого сигнала. Механизмы сканирования по углу и спектру 2 н 4 приводят в движение элементы соответствующих огггических систем /, 3, определяя в каждый мо.мент времени значения а и .. С механизмами сканирования 2, 4 связаны датчики 7, 9, являющиеся преобразователями угла новорота механизмов сканирования 2, по а и А, в напряжение пилообразной формы. Напряжение, пропорциональное углу поворота механизма сканирования 2, усиленное усилителем 8, подается на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ // (напряжение кадров), а напряжение, пропорциональное углу поворота механизма сканирования по спектру 4, усиленное усилителем 10, подается на вертикально отклоняющие пластины электроннолучевой трубки // (напряжение строк).

Фотографирующее устройство 13 .обеспечивает пока;фовую съемку изображения ЭЛ Г //. Смена кадра производится с помощью датчика протяжки 14 в конце каждого цикла сканирования оптической системой выбранных направлений визирования.

Следует отметить, что работа обоих механизмов сканирования 2, 4 не нуждается в какой-либо синхронизации. Таким образом, в результате работы предлагаемого устройства получают кадры, каждый из которых характеризует угловое и спектральное распределение измеряемого излучения.

Для получения количественных данных для любого спектрального интервала в функции

угла новорота или для любого направления наблюдения в функции длины волиы необходимо эти снимки обработать на стандартном автоматическом микрофотометре, выбирая нужные нрямые линии, вдоль которых нроизводится фотометрирование. Безынерционность регистирующего устройства, нрименение высоких скоростей сканирования по спектру и пространству и максимально полное использование фотоматериала позволяют при малом расходе

нленкн получить большой обьем 1нформацин. Так, при стандартном размере кадра 24X36 лыг на фотонленке длиной 5 м за 10-мннутный полет ракеты может быть зарегистрировано 100 угловых распределений, содержащих по 150

спектральных раснределений, т. е. 1500 реализаций спектров излучения, причем качественная визуальная оценка эксперементальных данных и отбор интересных для расшифровки областей спектра могут быть сделаны без

предварительной обработки данных.

Предмет изобретения

Сканирующий инфракрасный спектрометр с панорамной фотоэлектронной регистрацией,

содержащий оптическую систему, определяющую поле зрения, с механизмо.м сканирования по пространству, оптическую систему для спектрального разложения с механизмо.м сканирования но спектру, приемник излучения, усилители, блок питания, электроннолучевую трубку и устройство с иокадровым фотографированием, отличающийся тем, что, с целью получения неносредственно на осциллограмме пространственной характеристики поля исследуемого

излучателя без предварительной обработки и увеличения быстродействия аппаратуры, он содержит датчики угла поворота механиз.мов сканирования по углу и по спектру, выход которых через усилители подключены к вертикальным и горизонтальным отклоняющим системам электроннолучевой трубки, с модулятором которой соединен приемник излучения через промежуточный усилитель.