RU203288U1

RU203288U1 - Spectroradiometer

Info

Publication number: RU203288U1
Application number: RU2020143308U
Authority: RU
Inventors: Сергей Романович Костюковский; Василий Алексеевич Вагин; Александр Иванович Хорохорин; Юрий Валерьевич Юнингер
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Многопрофильный завод подъемных механизмов"
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2021-03-30

Abstract

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована при определении спектроэнергетических характеристик излучения подвижных и неподвижных объектов. Требуемый технический результат, который заключается в повышении точности измерений, достигается в устройстве, содержащем телескоп, приемник излучения, интерферометр Майкельсона, первый оптический вход которого соединен с выходом телескопа и который выполнен с возможностью подачи на второй оптический вход излучения лазера, а выход соединен с оптическим входом приемника излучения, а также электродвигатель, выход которого соединен со входом управления интерферометра Майкельсона, и соединенный с выходом приемника излучения блок обработки информации, выполненный с возможностью отображения спектра сигнала и его характеристик на средствах отображения спектра. 1 ил.The utility model relates to the field of optical instrumentation and can be used to determine the spectral-energy characteristics of the radiation of moving and stationary objects. The required technical result, which consists in increasing the measurement accuracy, is achieved in a device containing a telescope, a radiation receiver, a Michelson interferometer, the first optical input of which is connected to the output of the telescope and which is configured to supply laser radiation to the second optical input, and the output is connected to the optical the input of the radiation receiver, as well as an electric motor, the output of which is connected to the control input of the Michelson interferometer, and an information processing unit connected to the output of the radiation receiver, configured to display the signal spectrum and its characteristics on the spectrum display means. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована при определении спектроэнергетических характеристик излучения подвижных и неподвижных объектов.The utility model relates to the field of optical instrumentation and can be used to determine the spectral-energy characteristics of the radiation of moving and stationary objects.

Известны спектрометры, построенные по схеме Уолша [В.А.Ватина и др. "Светосильные спектральные приборы", м.1988, стр. 19].Known spectrometers, built according to the Walsh scheme [VA Vatina and others "High-Aperture Spectral Devices", M. 1988, p. 19].

Они включают входной объектив, призменный монохроматор со сканирующим зеркалом Литтрова, приемник излучения и электронный тракт, содержащий модулятор излучения, устанавливаемый в непосредственной близости от входной щели монохроматора.They include an entrance objective, a prism monochromator with a scanning Littrow mirror, a radiation detector, and an electronic path containing a radiation modulator installed in the immediate vicinity of the entrance slit of the monochromator.

Недостатком устройства является относительно низкая точность, при работе с подвижными объектами, обусловленная погрешностью привязки регистрируемых спектров к шкале длин волн, возникающая за счет перемещения изображения источника излучения внутри входной щели в процессе сопровождения исследуемого объекта.The disadvantage of the device is the relatively low accuracy when working with moving objects, due to the error in the binding of the recorded spectra to the wavelength scale, arising from the movement of the radiation source image inside the entrance slit in the process of tracking the object under study.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является спектрорадиометр [RU 2276336, C1, G01J 3/28, 10.05.2006], включающий оптически сопряженные входной объектив, монохроматор, построенный по схеме Уолша, и приемник излучения, причем, в известном устройстве зеркало Литтрова зафиксировано в положении, обеспечивающем вписывание полного изображения исследуемого спектра внутри выходной щели монохроматора, в плоскости которой размещено сканирующее устройство, включающее непрозрачный элемент, сканирующий в направлении дисперсии.The closest in technical essence to the proposed one is a spectroradiometer [RU 2276336, C1, G01J 3/28, 05/10/2006], which includes an optically coupled input lens, a monochromator built according to the Walsh scheme, and a radiation receiver, and, in the known device, the Littrov mirror is fixed in a position that allows the complete image of the investigated spectrum to be inscribed inside the exit slit of the monochromator, in the plane of which a scanning device is located, including an opaque element that scans in the direction of dispersion.

Недостатком устройства является относительно низкая точность спектральных измерений.The disadvantage of the device is the relatively low accuracy of spectral measurements.

Задача, которая решается в полезной модели, заключается в создании спектрорадиометра, позволяющего производить регистрацию и измерение спектра с более высокой точностью.The problem, which is solved in the utility model, is to create a spectroradiometer that allows the registration and measurement of the spectrum with a higher accuracy.

Требуемым техническим результатом заключается в повышении точности спектральных измерений.The required technical result is to improve the accuracy of spectral measurements.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее телескоп и приемник излучения, согласно полезной модели, введены, интерферометр Майкельсона, первый оптический вход которого соединен с выходом телескопа и который выполнен с возможностью подачи на второй оптический вход излучения лазера, а выход соединен с оптическим входом приемника излучения, электродвигатель, выход которого соединен со входом управления интерферометра Майкельсона, и соединенный с выходом приемника излучения блок обработки информации, выполненный с возможностью отображения спектра сигнала и его характеристик на средствах отображения спектра.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, according to the utility model, a Michelson interferometer is introduced into the device containing the telescope and the radiation receiver, the first optical input of which is connected to the output of the telescope and which is configured to supply radiation to the second optical input laser, and the output is connected to the optical input of the radiation receiver, an electric motor, the output of which is connected to the control input of the Michelson interferometer, and an information processing unit connected to the output of the radiation receiver, configured to display the signal spectrum and its characteristics on the spectrum display means.

На чертеже представлена функциональная схема спектрорадиометра с взаимодействующими устройствами.The drawing shows a functional diagram of a spectroradiometer with interacting devices.

Спектрорадиометр содержит телескоп 1, приемник 2 излучения, интерферометр 3 Майкельсона, первый оптический вход которого соединен с выходом телескопа 1, а также лазер 4, выход которого соединен со вторым оптическим входом интерферометра 3 Майкельсона, первый оптический вход которого соединен с выходом телескопа 1 и который выполнен с возможностью подачи на второй оптический вход излучения лазера 4, а выход соединен с оптическим входом приемника 2 излучения.The spectroradiometer contains a telescope 1, a radiation receiver 2, a Michelson interferometer 3, the first optical input of which is connected to the output of the telescope 1, as well as a laser 4, the output of which is connected to the second optical input of the Michelson interferometer 3, the first optical input of which is connected to the output of the telescope 1 and which is configured to supply laser radiation 4 to the second optical input, and the output is connected to the optical input of the radiation receiver 2.

Устройство содержит также электродвигатель 5, выход которого соединен со входом управления интерферометра 3 Майкельсона, и соединенный с выходом приемника излучения блок 6 обработки информации, выполненный с возможностью отображения спектра сигнала и его характеристик на средствах 7 отображения спектра. Работает спектрорадиометр следующим образом.The device also contains an electric motor 5, the output of which is connected to the control input of the Michelson interferometer 3, and an information processing unit 6 connected to the output of the radiation receiver, configured to display the signal spectrum and its characteristics on the spectrum display means 7. The spectroradiometer works as follows.

Сигнал от объекта наблюдения поступает через телескоп 2 на интерферометр Майкельсона 3, на другой его вход поступает опорное излучение лазера 4. Двигатель 5 автоматически или по автоматизированному алгоритму перемещает интерферометр 3, что позволяет охватить широкий спектр анализируемого излучения. Сигнал с выхода приемника 2 излучения поступает в блок 6 обработки информации, где происходит выделение и измерение спектральных составляющих спектра излучения с возможностью их отображения на средствах 7 отображения, например, на экране компьютера.The signal from the object of observation goes through telescope 2 to the Michelson interferometer 3, and the reference radiation of the laser 4 arrives at its other input. The engine 5 automatically or according to an automated algorithm moves the interferometer 3, which makes it possible to cover a wide spectrum of the analyzed radiation. The signal from the output of the radiation receiver 2 enters the information processing unit 6, where the spectral components of the radiation spectrum are extracted and measured with the possibility of displaying them on the display means 7, for example, on a computer screen.

В блоке 6 производится преобразование аналогового сигнала интерферограммы в цифровую форму. Он состоит из 18-битного аналого-цифрового преобразователя и микроконтроллера, обеспечивающего USB-интерфейс и интерфейс обмена с компьютером по протоколу обмена USB-1,1, если средства 7 отображения выполнены в виде компьютера. Микроконтроллер синхронизирован с работой электродвигателя 5 и по сигналу начала перемещения интерферометра 3 побайтно принимает код интерферограммы спектрометра и передает его в компьютер в режиме DMA.In block 6, the analog signal of the interferogram is converted into digital form. It consists of an 18-bit analog-to-digital converter and a microcontroller that provides a USB interface and an interface for exchanging with a computer using the USB-1.1 exchange protocol, if the display means 7 are made in the form of a computer. The microcontroller is synchronized with the operation of the electric motor 5 and, according to the signal of the start of movement of the interferometer 3, it receives the code of the interferogram of the spectrometer by byte and transfers it to the computer in the DMA mode.

Таким образом, благодаря предложенной конструкции спектрорадиометра, достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении точности спектральных измерений.Thus, thanks to the proposed design of the spectroradiometer, the required technical result is achieved, which consists in increasing the accuracy of spectral measurements.

Claims

A spectroradiometer containing a telescope and a radiation receiver, characterized in that a Michelson interferometer is introduced, the first optical input of which is connected to the output of the telescope and which is configured to supply laser radiation to the second optical input, and the output is connected to the optical input of the radiation receiver, as well as an electric motor, the output of which is connected to the control input of the Michelson interferometer, and the information processing unit connected to the output of the radiation receiver, configured to display the signal spectrum and its characteristics on the spectrum display means.