RU2164668C1 - Spectrum analyzer - Google Patents

Spectrum analyzer Download PDF

Info

Publication number
RU2164668C1
RU2164668C1 RU2000103741A RU2000103741A RU2164668C1 RU 2164668 C1 RU2164668 C1 RU 2164668C1 RU 2000103741 A RU2000103741 A RU 2000103741A RU 2000103741 A RU2000103741 A RU 2000103741A RU 2164668 C1 RU2164668 C1 RU 2164668C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
outputs
inputs
optical fibers
analyzer
prism
Prior art date
Application number
RU2000103741A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Ф. Страхов
О.А. Страхов
Original Assignee
Московское конструкторское бюро "Параллель"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московское конструкторское бюро "Параллель" filed Critical Московское конструкторское бюро "Параллель"
Priority to RU2000103741A priority Critical patent/RU2164668C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2164668C1 publication Critical patent/RU2164668C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

FIELD: study of spectra of sources of optical radiation. SUBSTANCE: spectrum analyzer has family of optical fibers whose inputs are inputs of analyzer. Outputs of optical fibers are optically coupled via color division prism to inputs of photoelectron converters whose outputs are connected via commutator to input of analog-to-digital converter, output of the latter being connected to inputs of personal computer. Information outputs of personal computer are information outputs of analyzer. Controlling output of personal computer is connected to controlling input of commutator. Outputs of optical fibers are arranged in one line for change of angle of incidence and displacement along boundary of color division prism. EFFECT: enhanced precision and authenticity of measurement thanks to exclusion of possibility of superimposition of spectra of different points of light spot, simplified process of adjustment and re-adjustment of analyzer. 1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к спектральному анализу и может быть использовано в различных областях техники для определения спектров источников оптического излучения, а также для классификации (распознавания) источников излучения по результатам анализа их спектров. The invention relates to spectral analysis and can be used in various fields of technology to determine the spectra of optical radiation sources, as well as to classify (recognize) radiation sources based on the analysis of their spectra.

Из уровня техники известно устройство для измерения спектров испускания, содержащее оптически связанные источник излучения, зеркало с селективно-отражающим покрытием, сферические зеркала, конденсатор и спектрометр (авт. свид. СССР N 1117460, G 01 J 3/28). The prior art device for measuring emission spectra containing optically coupled radiation source, a mirror with a selective reflective coating, spherical mirrors, a capacitor and a spectrometer (ed. Certificate of the USSR N 1117460, G 01 J 3/28).

Известен также способ регистрации спектральных линий и устройство для его осуществления, содержащее последовательно соединенные элемент перестройки, перестраиваемый лазер, поглощающий элемент, детектор, сглаживающий фильтр, аналого- цифровой преобразователь и блок регистрации (авт. свид. СССР N 1562718, G 01 J 3/12, 1988). There is also a known method of recording spectral lines and a device for its implementation, containing a series-connected tuning element, a tunable laser, an absorbing element, a detector, a smoothing filter, an analog-to-digital converter and a recording unit (ed. Certificate of the USSR N 1562718, G 01 J 3 / 12, 1988).

Наиболее близким к изобретению является автоматизированное устройство для диагностики в онкологии, включающее конструктивно объединенные канал освещения с окуляром и объективом и инструментальный канал эндоскопа, вход канала освещения через переключатель оптически связан с выходами источника видимого излучения и источника ультрафиолетового излучения, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, группу управляемых источников световых воздействий, персональную ЭВМ и две группы оптических волокон, входы оптических волокон первой группы являются оптическими входами устройства, выходы многоканального аналого-цифрового преобразователя подключены к информационным входам персональной ЭВМ, информационный выход которой является информационным выходом устройства, а управляющие выходы персональной ЭВМ подключены соответственно к входам группы управляемых источников световых воздействий, выходы которых оптически связаны с входами соответствующих оптических волокон второй группы, выходы которых являются оптическими выходами устройства, цветоразделительную призму и группу фотоэлектронных преобразователей, выходы которых подключены соответственно к входам многоканального аналого-цифрового преобразователя, причем вход цветоразделительной призмы оптически связан с выходами оптических волокон первой группы, а выходы цветоразделительной призмы оптически связаны с входами группы соответствующих фотоэлектронных преобразователей (решение о выдаче патента по заявке России N 98116617/14, А 61 В 14/00, 1998). Closest to the invention is an automated device for diagnostics in oncology, which includes a structurally integrated illumination channel with an eyepiece and lens and an endoscope instrument channel, the input of the illumination channel through a switch is optically connected to the outputs of the visible radiation source and the ultraviolet radiation source, a multi-channel analog-to-digital converter, controlled light sources, a personal computer and two groups of optical fibers, optical fiber inputs of the second group are the optical inputs of the device, the outputs of the multi-channel analog-to-digital converter are connected to the information inputs of the personal computer, the information output of which is the information output of the device, and the control outputs of the personal computer are connected respectively to the inputs of the group of controlled light sources, the outputs of which are optically connected to the inputs of the corresponding optical fibers of the second group, the outputs of which are the optical outputs of the device, color separation ISM and a group of photoelectronic converters, the outputs of which are connected respectively to the inputs of a multi-channel analog-to-digital converter, the input of the color separation prism being optically connected to the outputs of the optical fibers of the first group, and the outputs of the color separating prism being optically connected to the inputs of the group of corresponding photoelectric converters (decision to grant a patent on application Russia N 98116617/14, A 61 B 14/00, 1998).

В известном устройстве диапазон анализируемого спектра разделен на n поддиапазонов (i = 1, n), в каждом из которых по результатам измерений определяется среднее значение амплитуды сигналов Ai на выходе фотоэлектронного преобразователя соответствующего поддиапазона λi. Так как для повышения точности анализа число поддиапазонов должно быть достаточно велико, то расстояние между центрами поддиапазонов оказываются соизмеримыми и даже меньшими размеров фотоэлектронных преобразователей, устанавливаемых на одной из граней цветоразделительной призмы. Невозможность установки требуемого числа поддиапазонов (фотоэлектронных преобразователей) приводит к снижению точности и достоверности результатов анализа.In the known device, the range of the analyzed spectrum is divided into n subbands (i = 1, n), in each of which the average value of the signal amplitude A i at the output of the photoelectric converter of the corresponding subband λ i is determined from the measurement results. Since the number of subbands must be sufficiently large to increase the accuracy of the analysis, the distance between the centers of the subbands is comparable and even smaller than the photoelectronic converters installed on one of the faces of the color separation prism. The inability to set the required number of subbands (photoelectronic converters) leads to a decrease in the accuracy and reliability of the analysis results.

Кроме этого, для существующих анализаторов спектра отсутствует общая методика выбора места расположения фотоприемников излучения в зависимости от величины угла падения анализируемого излучения и характеристик цветоразделительной призмы. In addition, for existing spectrum analyzers, there is no general methodology for choosing the location of radiation photodetectors depending on the angle of incidence of the analyzed radiation and the characteristics of the color separation prism.

Кроме того, в известном устройстве величина светового пятна соизмерима с диаметром выхода пучка оптических волокон второй группы. Наличие на входе цветоразделительной призмы не щелевого источника излучения, а светового пятна определенных линейных размеров приводит к наложению спектров от различных точек светового пятна и, как следствие, к снижению точности и достоверности результатов анализа. In addition, in the known device, the magnitude of the light spot is comparable with the exit diameter of the beam of optical fibers of the second group. The presence at the input of the color separation prism not of a slit radiation source, but of a light spot of certain linear dimensions leads to superposition of spectra from different points of the light spot and, as a result, to a decrease in the accuracy and reliability of the analysis results.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении точности и достоверности измерений за счет исключения наложения спектров от различных точек светового пятна. The technical result from the use of the invention is to increase the accuracy and reliability of measurements by eliminating the imposition of spectra from various points of the light spot.

Кроме этого, технический результат заключается в упрощении процесса настройки и перестройки анализатора за счет обеспечения возможности выбора числа диапазонов анализа спектра и места расположения приемников оптического излучения в зависимости от угла падения излучения и характеристик призмы. In addition, the technical result consists in simplifying the process of tuning and rebuilding the analyzer by providing the ability to select the number of spectrum analysis ranges and the location of the optical radiation receivers depending on the angle of incidence of the radiation and the characteristics of the prism.

Этот технический результат достигается тем, что анализатор спектра, состоящий из группы оптических волокон, входы которых являются оптическими входами анализатора, а выходы оптических волокон группы через цветоразделительную призму оптически связаны с входами фотоэлектронных преобразователей, аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены соответственно к информационным входам персональной электронно-вычислительной машины, информационные выходы которой являются информационными выходами анализатора, дополнительно содержит коммутатор, информационные входы которого подключены соответственно к выходам фотоэлектронных преобразователей, выход коммутатора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а управляющий вход коммутатора подключен к управляющему выходу персональной электронно-вычислительной машины, причем выходы оптических волокон группы расположены в одну линию относительно друг друга, образуя источник излучения, эквивалентный щелевому источнику излучения, а плоскость, проходящая через центры линейно расположенных оптических волокон, перпендикулярна плоскости призмы, в которой осуществляется цветовое разделение. This technical result is achieved in that the spectrum analyzer, consisting of a group of optical fibers, the inputs of which are the optical inputs of the analyzer, and the outputs of the optical fibers of the group through a color separation prism are optically connected to the inputs of the photoelectric converters, analog-to-digital converter, the outputs of which are connected respectively to the information inputs personal electronic computer, information outputs of which are information outputs of the analyzer, additional о contains a switch, the information inputs of which are connected respectively to the outputs of the photoelectronic converters, the output of the switch is connected to the input of an analog-to-digital converter, and the control input of the switch is connected to the control output of a personal electronic computer, and the outputs of the optical fibers of the group are located in one line relative to each other forming a radiation source equivalent to a slit radiation source, and a plane passing through the centers of linearly located optical their fibers, perpendicular to the plane of the prism in which color separation is carried out.

Дополнительный технический результат обеспечивается тем, что выходы оптических волокон группы установлены с возможностью изменения угла падения светового потока на цветоразделительную призму и с возможностью их линейного перемещения вдоль грани цветоразделительной призмы. An additional technical result is ensured by the fact that the outputs of the optical fibers of the group are installed with the possibility of changing the angle of incidence of the light flux on the color separation prism and with the possibility of their linear movement along the edge of the color separation prism.

На фиг. 1 приведена схема анализатора, на фиг. 2 - схема, поясняющая ход лучей в цветоразделительной призме, на фиг. 3 - схема расположения выходов оптических волокон (линейчатый выход волоконно-оптического жгута), на фиг. 4 - графики, поясняющие принцип работы анализатора. In FIG. 1 is a diagram of an analyzer; FIG. 2 is a diagram explaining the path of rays in a color separation prism; FIG. 3 is a layout diagram of the outputs of the optical fibers (line output of the fiber optic bundle), FIG. 4 - graphs explaining the principle of the analyzer.

Анализатор спектра содержит группу 1 оптических волокон с входами 2 и выходами 3, цветоразделительную призму 4 и фотоэлектронные преобразователи 5, входы которых оптически связаны через цветоразделительную призму 4 с выходами 3 оптических волокон 1 группы, выходы фотоэлектронных преобразователей подключены соответственно к информационным входам коммутатора 6, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 7, выходы которого подключены соответственно к информационным входам персональной электронно-вычислительной машины 8, информационные выходы которой являются информационными выходами анализатора, а управляющий выход соединен с управляющим входом коммутатора. Позицией R обозначена грань призмы, в которой осуществляется цветовое разделение. The spectrum analyzer contains a group 1 of optical fibers with inputs 2 and 3, color separation prism 4 and photoelectric converters 5, the inputs of which are optically connected through color separation prism 4 with the outputs 3 of optical fibers of group 1, the outputs of the photoelectronic converters are connected respectively to the information inputs of switch 6, output which is connected to the input of the analog-to-digital Converter 7, the outputs of which are connected respectively to the information inputs of a personal electronic computer ins 8, which are data outputs data outputs of the analyzer, and a control output coupled to a control input of the switch. R stands for the face of the prism in which color separation is performed.

На фиг. 3 позицией Р обозначена плоскость, проходящая через центры линейно расположенных оптических волокон. В качестве персональной ЭВМ может быть использована IBM совместимая ПЭВМ отечественного или зарубежного производства. In FIG. 3, P denotes a plane passing through the centers of linearly located optical fibers. As a personal computer can be used IBM compatible PC domestic or foreign production.

Цветоразделительная призма и каждый из подсоединенных к ней фотоэлектронных преобразователей предназначены для преобразования уровня мощности излучения на соответствующей спектральной составляющей измеряемых входных оптических сигналов в полосе спектра в соответствующий уровень аналогового электрического сигнала на выходе фотоэлектронного преобразователя. The color separation prism and each of the photoelectric converters connected to it are designed to convert the radiation power level at the corresponding spectral component of the measured input optical signals in the spectrum band to the corresponding level of the analog electrical signal at the output of the photoelectric converter.

Анализатор может работать в нескольких режимах: измерений, калибровки и классификации (распознавания) источников излучений. The analyzer can operate in several modes: measurements, calibration and classification (recognition) of radiation sources.

В режиме измерений входы 2 волокон 1 устанавливаются у источника оптического излучения. Оптический сигнал через волокна 1 поступает на цветоразделительную призму 4, которая разлагает широкополосный оптический сигнал на спектральные составляющие. Фотоэлектронные преобразователи 5, расположенные в соответствующих участках выходной поверхности призмы (участках цветоразделения), преобразуют амплитуды соответствующей спектральной составляющей сигналов в эквивалентное значение электрического сигнала. С выхода каждого фотоэлектронного преобразователя электрические сигналы поступают на соответствующий вход коммутатора 6, который под воздействием управляющих команд от ПЭВМ 8 периодически подключает выход каждого из фотоэлектронных преобразователей 5 на вход аналого-цифрового преобразователя 7. Для повышения достоверности результатов измерений поочередное подключение каждого преобразователя 5 к аналого-цифровому преобразователю 7 производится N раз. После преобразования аналого-цифровым преобразователем 7 в цифровой код Aik поступают на ПЭВМ 8, где определяется математическое ожидание амплитуды спектральной составляющей сигнала по известному алгоритму

Figure 00000002

Для получения относительных δ значений спектра измеряемого оптического излучения (нормированного по максимуму) после окончания измерения и получения всей совокупности значений Ai, ЭВМ также по известному алгоритму
Amax= sup Ai (2)
определяет максимальное значение амплитуды сигнала и нормирует все результаты измерений спектральных составляющих по соотношению
A i отн= Ai/Amax. (3)
В результате получают совокупность относительных значений амплитуд сигналов
A1 отн = A1max
...................................In the measurement mode, the inputs of 2 fibers 1 are installed at the source of optical radiation. The optical signal through the fibers 1 enters the color separation prism 4, which decomposes the broadband optical signal into spectral components. Photoelectric converters 5 located in the corresponding sections of the output surface of the prism (color separation areas) convert the amplitudes of the corresponding spectral component of the signals into the equivalent value of the electrical signal. From the output of each photoelectronic converter, electrical signals are fed to the corresponding input of the switch 6, which, under the influence of control commands from the personal computer 8, periodically connects the output of each of the photoelectric converters 5 to the input of the analog-to-digital converter 7. To increase the reliability of the measurement results, connect each converter 5 to the analog one by one -digital converter 7 is produced N times. After conversion by an analog-to-digital converter 7 to a digital code, A ik is transmitted to a PC 8, where the mathematical expectation of the amplitude of the spectral component of the signal is determined according to a known algorithm
Figure 00000002

To obtain the relative δ values of the spectrum of the measured optical radiation (normalized to the maximum) after the end of the measurement and to obtain the entire set of values of A i , the computer also according to the known algorithm
A max = sup A i (2)
determines the maximum value of the signal amplitude and normalizes all the results of measurements of spectral components by the ratio
A i rel = A i / A max . (3)
The result is a set of relative signal amplitudes
A 1 rel = A 1 / A max
...................................

Ai отн = Ai/Amax ,(4)
....................................
A i rel = A i / A max , (4)
....................................

An отн = An/Amax
которые характеризуют распределение уровней излучения по всему измеряемому спектру (λ1≅ λi≅ λn).
Переход к относительным значениям амплитуд сигналов позволяет исключить влияние на результаты измерений следующих факторов:
случайного изменения расстояния между концами оптических волокон 8 и исследуемым источником оптического излучения;
случайного изменения интенсивности излучения или воздействия помех.
A n rel = A n / A max
which characterize the distribution of radiation levels over the entire measured spectrum (λ 1 ≅ λ i ≅ λ n ).
The transition to the relative values of the signal amplitudes eliminates the influence of the following factors on the measurement results:
a random change in the distance between the ends of the optical fibers 8 and the investigated source of optical radiation;
accidental changes in radiation intensity or interference.

На фиг. 4 приведен пример кривой, построенный по соотношению (3). Характерным для нее является то, что хотя бы в одном из поддиапазонов ее значение равно 1. Реальные распределения могут быть произвольной формы и зависеть от вида спектра исследуемого источника оптического излучения. In FIG. Figure 4 shows an example of a curve constructed by relation (3). Characteristic for it is that at least in one of the subranges its value is 1. Actual distributions can be of arbitrary shape and depend on the type of spectrum of the studied optical radiation source.

Для последующего применения заявленного анализатора в режиме классификации объектов, являющихся источниками первичного или вторичного излучения, предусмотрен вспомогательный режим калибровки устройства. В режиме калибровки получают критериальные спектры (спектральные образы) различных образцов источников, принимаемых за эталонные. В результате измерения совокупности (4) относительных значений амплитуд спектральных составляющих Аi, для каждого эталонного образца получаем характеристику распределения спектра (спектральный образ), который может быть использован в качестве классификационного критерия (например, в качестве диагностического критерия в технической диагностике материалов, в медицинской диагностике и т.п.).For the subsequent use of the claimed analyzer in the classification mode of objects that are sources of primary or secondary radiation, an auxiliary calibration mode of the device is provided. In the calibration mode, criterial spectra (spectral images) of various source samples taken as reference are obtained. As a result of measuring set (4) of the relative values of the amplitudes of the spectral components A i , for each reference sample we obtain a characteristic of the distribution of the spectrum (spectral image), which can be used as a classification criterion (for example, as a diagnostic criterion in the technical diagnosis of materials in medical diagnostics, etc.).

Для предварительного получения критериев классификации источников излучений предусмотрен режим калибровки. Сущность этих критериев заключается в том, что совокупность (4) относительных значений амплитуд сигналов Ai отн (для всех поддиапазонов длин волн λi спектра вторичного свечения представляет собой объективную характеристику источника излучения. При калибровке анализатора в качестве исследуемых используют образцы источников излучений с заранее известным спектром.For preliminary obtaining the classification criteria for radiation sources, a calibration mode is provided. The essence of these criteria is that the set (4) of the relative values of the signal amplitudes A i rel (for all wavelength subbands λ i of the secondary emission spectrum is an objective characteristic of the radiation source. When analyzing the analyzer, samples of radiation sources with a known spectrum.

В результате многократных измерений эталонных источников получают устойчивые сочетания относительных значений амплитуд сигналов для каждого эталонного источника излучения

Figure 00000003

где Aij отнi) - относительные значения амплитуд сигналов спектральных составляющих;
Kj - классификационный признак, означающий, что конкретное полученное устойчивое сочетание Аiji) является признаком конкретного эталонного источника излучения с известным спектром.As a result of repeated measurements of reference sources, stable combinations of relative signal amplitudes for each reference radiation source are obtained
Figure 00000003

where A ij reli ) are the relative values of the amplitudes of the signals of the spectral components;
K j is a classification feature, which means that the particular stable combination A iji ) obtained is a feature of a specific reference radiation source with a known spectrum.

Алгоритм работы ЭВМ в этом режиме характеризуют соотношения 1 - 4. Отличием является то, что в качестве образцов используются эталонные источники излучений с характерными распределениями спектра. The operation algorithm of a computer in this mode is characterized by ratios 1–4. The difference is that the reference sources of radiation with characteristic spectrum distributions are used as samples.

На фиг. 4в приведен пример, характеризующий принцип получения классификационных признаков, где цифрами 1 - 4 обозначены: спектры эталонных источников излучений с характерными распределениями спектра. Для каждого из типов эталонных источников максимумы могут быть расположены в различных поддиапазонах, а форма кривых спектрального распределения различна. Для последующей классификации источников необходимо правильное отождествление относительных распределений спектра, полученных от исследуемого источника излучения с одной из кривых, характеризующих спектр эталонного источника (фиг. 4в). После калибровки устройства и получения критериев классификации Kj для каждого вида эталонного источника излучений устройство пригодно к проведению распознавания источников излучений. В результате измерений спектра обследуемого источника неизвестного класса получают совокупность (4) отсчетов относительных значений амплитуд сигналов спектральных составляющих входного оптического излучения. Полученную совокупность отсчетов сравнивают поочередно со спектральными распределениями (5), полученными от эталонных. При этом калибровочные спектральные образы (5) используются в качестве критериев для оценки типа источника излучения. Сравнение спектрального распределения, полученного при измерениях обследуемого источника, с критериями (5), полученными при измерениях эталонных источников, производят по принципу наибольшего правдоподобия. Среди классификационных критериев (эталонных спектральных образов) (5) определяется тот критерий, в котором сочетание отсчетов Ai отнi) наиболее близко к спектральному распределению (4), полученному при измерениях обследуемого источника. На основании выбранного наиболее близкого критерия делается заключение об отнесении исследуемого источника излучений к соответствующему типу (или соответствующему состоянию).In FIG. 4c, an example is given characterizing the principle of obtaining classification features, where numbers 1–4 indicate: spectra of reference radiation sources with characteristic spectrum distributions. For each type of reference source, the maxima can be located in different subbands, and the shape of the spectral distribution curves is different. For the subsequent classification of sources, it is necessary to correctly identify the relative spectral distributions obtained from the radiation source under study with one of the curves characterizing the spectrum of the reference source (Fig. 4c). After calibrating the device and obtaining classification criteria K j for each type of reference radiation source, the device is suitable for recognizing radiation sources. As a result of measuring the spectrum of the examined source of an unknown class, a set of (4) samples of the relative values of the amplitudes of the signals of the spectral components of the input optical radiation is obtained. The resulting set of samples is compared in turn with the spectral distributions (5) obtained from the reference ones. Moreover, calibration spectral images (5) are used as criteria for assessing the type of radiation source. Comparison of the spectral distribution obtained during measurements of the examined source with the criteria (5) obtained during measurements of the reference sources is carried out according to the principle of greatest likelihood. Among the classification criteria (reference spectral images) (5), one determines the criterion in which the combination of samples A i reli ) is closest to the spectral distribution (4) obtained by measuring the source under study. Based on the selected closest criterion, a conclusion is drawn on the classification of the studied radiation source as the corresponding type (or corresponding state).

Алгоритм работы ЭВМ в этом режиме может быть, например, представлен в следующем виде. The computer operation algorithm in this mode can, for example, be presented in the following form.

Вычисляется квадрат отклонения относительных значений амплитуд для исследуемого источника Аi отн от значений Аij отн спектра эталонного источника по соотношению

Figure 00000004

где j = 1,2,..., n - число эталонных источников излучений;
i - номер частотного поддиапазона;
а после определяется номер (тип) эталонного источника, соответствующий минимальному квадрату отклонения
j=min Ej. (7)
Основной задачей, решаемой в режиме предварительной настройки анализатора, является выбор числа поддиапазонов измерений спектральных составляющих n, мест xi их расположения на выходной грани призмы в зависимости от угла ω падения и коэффициента преломления материала призмы, характеризующегося углом преломления α призмы, расстояния А от края входной грани призмы до места подсоединения линейчатого выхода жгута и коэффициента преломления материала призмы n (λi) для излучения с длиной волны λi фиг. 2).The square of the deviation of the relative values of the amplitudes for the studied source A i rel from the values of A ij rel from the spectrum of the reference source is calculated by the ratio
Figure 00000004

where j = 1,2, ..., n is the number of reference radiation sources;
i is the number of the frequency subband;
and then the number (type) of the reference source is determined, corresponding to the minimum squared deviation
j = min E j . (7)
The main task to be solved in the analyzer preset mode is the choice of the number of measurement sub-ranges of spectral components n, places x i of their location on the output face of the prism depending on the angle of incidence ω and the refractive index of the prism material, characterized by the angle of refraction of the prism, distance A from the edge the input face of the prism to the point where the line output of the bundle and the refractive index of the prism material n (λ i ) are connected for radiation with a wavelength λ i of FIG. 2).

Из известного соотношения для преломляющей призмы
φi= n(λi)2-ω, (8)
где φi - угол выхода луча с длиной волны λi из выходной грани призмы из фиг. 2 можно получить соотношения

Figure 00000005

Figure 00000006
.From the known relation for a refractive prism
φ i = n (λ i ) 2-ω, (8)
where φ i is the beam exit angle with wavelength λ i from the output face of the prism from FIG. 2, we can obtain the relations
Figure 00000005

Figure 00000006
.

Тогда расстояние между соседними фотоэлектронными преобразователями будет равно
Δxi= xi-xi-1, (11)
при выбранных значениях α и n (λi), т.е. при выбранных материале преломляющей призмы и величине ее преломляющего угла соотношения (9-11) являются функциями только величин А и ω, т.е., меняя угол падения ω и величину А, можно выбрать местоположение фотопреобразователей для каждой цветовой составляющей спектра так, чтобы обеспечить требуемое число поддиапазонов измерений и обеспечить линейное размещение фотопреобразователей вдоль выходной грани призмы. При этом плоскость P (фиг. 3) всегда перпендикулярна грани R.
Then the distance between adjacent photoelectric converters will be equal
Δx i = x i -x i-1 , (11)
for the chosen values of α and n (λ i ), i.e. for the selected material of the refractive prism and the magnitude of its refractive angle, relations (9-11) are functions of only the quantities A and ω, i.e., by changing the angle of incidence ω and the value of A, we can choose the location of the photoconverters for each color component of the spectrum so as to ensure the required number of sub-ranges of measurements and to provide linear placement of photoconverters along the output face of the prism. Moreover, the plane P (Fig. 3) is always perpendicular to the face R.

Расположение выхода волоконно-оптического жгута в виде линейки оптических волокон фиг. 3 позволяет достичь нескольких технических результатов. The output location of the optical fiber bundle in the form of a line of optical fibers of FIG. 3 allows you to achieve several technical results.

Во-первых, получается более четкое разделение спектральных цветовых составляющих сигнала в виде цветовых линий на выходной грани призмы, что исключает наложение соседних цветовых составляющих и обеспечивает необходимую точность измерения и цветового разделения спектра. First, a clearer separation of the spectral color components of the signal is obtained in the form of color lines on the output face of the prism, which eliminates the overlap of adjacent color components and provides the necessary measurement accuracy and color separation of the spectrum.

Во-вторых, энергия каждой цветовой спектральной составляющей, подводимая к входной грани, максимально подается на вход соответствующего фотоэлектрического преобразователя. Secondly, the energy of each color spectral component supplied to the input face is maximally supplied to the input of the corresponding photoelectric converter.

В-третьих, линейчатое расположение выхода жгута создает дополнительные удобства для более четкого регулирования местоположения жгута А на входной грани и угла падения ω входного светового потока относительно входной грани призмы. Thirdly, the linear arrangement of the output of the bundle creates additional conveniences for more precise control of the location of the bundle A on the input face and the incidence angle ω of the input light flux relative to the input face of the prism.

Claims (2)

1. Анализатор спектра, состоящий из группы оптических волокон, входы которых являются оптическими входами анализатора, а выходы оптических волокон группы через цветоразделительную призму оптически связаны с входами фотоэлектронных преобразователей, аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены соответственно к информационным входам персональной электронно-вычислительной машины, информационные входы которой являются информационными выходами анализатора, отличающийся тем, что он дополнительно содержит коммутатор, информационные входы которого подключены соответственно к выходам фотоэлектронных преобразователей, выход коммутатора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а управляющий вход коммутатора подключен к управляющему выходу персональной электронно-вычислительной машины, причем выходы оптических волокон группы расположены в одну линию относительно друг друга, образуя источник излучения, эквивалентный щелевому источнику излучения, а плоскость, проходящая через центры линейно расположенных оптических волокон, перпендикулярна плоскости призмы, в которой осуществляется цветовое разделение. 1. The spectrum analyzer, consisting of a group of optical fibers, the inputs of which are the optical inputs of the analyzer, and the outputs of the optical fibers of the group through a color separation prism are optically connected to the inputs of the photoelectronic converters, analog-to-digital converter, the outputs of which are connected respectively to the information inputs of a personal electronic computer , the information inputs of which are the information outputs of the analyzer, characterized in that it further comprises a switch, the information inputs of which are connected respectively to the outputs of the photoelectronic converters, the output of the switch is connected to the input of an analog-to-digital converter, and the control input of the switch is connected to the control output of a personal electronic computer, and the outputs of the optical fibers of the group are located in one line relative to each other, forming a radiation source equivalent to a slit radiation source, and the plane passing through the centers of linearly located optical fibers is perpendicular The plane of the prism in which the color separation is carried out is bright. 2. Анализатор спектра по п.1, отличающийся тем, что выходы оптических волокон группы установлены с возможностью изменения угла падения светового потока на цветоразделительную призму и с возможностью их линейного перемещения вдоль грани цветоразделительной призмы. 2. The spectrum analyzer according to claim 1, characterized in that the outputs of the optical fibers of the group are installed with the possibility of changing the angle of incidence of the light flux on the color separation prism and with the possibility of their linear movement along the edge of the color separation prism.
RU2000103741A 2000-02-16 2000-02-16 Spectrum analyzer RU2164668C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000103741A RU2164668C1 (en) 2000-02-16 2000-02-16 Spectrum analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000103741A RU2164668C1 (en) 2000-02-16 2000-02-16 Spectrum analyzer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2164668C1 true RU2164668C1 (en) 2001-03-27

Family

ID=20230677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000103741A RU2164668C1 (en) 2000-02-16 2000-02-16 Spectrum analyzer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2164668C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478931C2 (en) * 2007-08-16 2013-04-10 Гизеке Унд Девриент Гмбх Calibration method of measurement system
RU2479832C2 (en) * 2007-08-16 2013-04-20 Гизеке Унд Девриент Гмбх Calibration method of measurement system
RU2581740C2 (en) * 2014-04-09 2016-04-20 Леонид Леонидович Попов Method of evaluating colour rendering differences
RU214303U1 (en) * 2022-06-09 2022-10-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Matrix analyzer of optical signals

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478931C2 (en) * 2007-08-16 2013-04-10 Гизеке Унд Девриент Гмбх Calibration method of measurement system
RU2479832C2 (en) * 2007-08-16 2013-04-20 Гизеке Унд Девриент Гмбх Calibration method of measurement system
RU2581740C2 (en) * 2014-04-09 2016-04-20 Леонид Леонидович Попов Method of evaluating colour rendering differences
RU214303U1 (en) * 2022-06-09 2022-10-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Matrix analyzer of optical signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1091205B1 (en) Spectrophotometric and nephelometric detecting system
US7495762B2 (en) High-density channels detecting device
JP2002031510A (en) Optical measuring device with elliptic polarimeter
CN105352934B (en) Portable Raman probe and detection device
CN113137931B (en) Spectrum confocal device and method capable of measuring surface shape or thickness
US20020024669A1 (en) Spectral ellipsometer having a refractive illuminating optical system
US7193707B2 (en) Small sized wide wave-range spectroscope
CN107037437B (en) Thickness measuring device and thickness measuring method
US20100014076A1 (en) Spectrometric apparatus for measuring shifted spectral distributions
US6353476B1 (en) Apparatus and method for substantially simultaneous measurement of emissions
CN107782697A (en) The confocal Infrared Lens element refractive index measurement method of broadband and device
RU2164668C1 (en) Spectrum analyzer
CN210603594U (en) Spectrum appearance
CN115003981A (en) Method and system for combining OCD and light reflection
CN110779874B (en) Device for simultaneously measuring optical parameters and morphology
US8541760B2 (en) Method for calibrating a deflection unit in a TIRF microscope, TIRF microscope, and method for operating the same
JPH02114151A (en) Refractometer having aperture distribution depending upon refractive index
Krasilnikova et al. Spatially resolved spectroscopy for non-uniform thin film coatings: comparison of two dedicated set-ups
GB2595936A (en) Gas phase Raman instrument for the detection of gaseous species using a hollow core fibre
US20100145199A1 (en) Cancer Detection System
CN109253971A (en) Optical system
CN113252637B (en) Fluorescence background suppression system and suppression method in Raman spectrum detection
CN108713135B (en) Spectral analysis system
US7773208B2 (en) Device and process for measuring the characterisation by reflectometry
CN116538927A (en) Thickness measuring device and thickness measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100217