SU1631376A1 - Device for remote detecting objects on spectral characteristics - Google Patents
Device for remote detecting objects on spectral characteristics Download PDFInfo
- Publication number
- SU1631376A1 SU1631376A1 SU894672055A SU4672055A SU1631376A1 SU 1631376 A1 SU1631376 A1 SU 1631376A1 SU 894672055 A SU894672055 A SU 894672055A SU 4672055 A SU4672055 A SU 4672055A SU 1631376 A1 SU1631376 A1 SU 1631376A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- photodetector
- output
- laser
- synchronizer
- results
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области сельского хоз йства, может быть использовано в области экологии и охраны природы. Цель изобретени - повышение достоверности обнаружени путем комплексного использовани спектральных характеристик ркости, отражени и флуоресценции при полевых мар- ирутных режимах индивидуального поиска . Устройство состоит из объектива 2, коллиматора 3, спектрального при бора 4, фотодетектора 5. наход щихс на одной оптической оси и ориентированных через объектив на объект 1, лазера 13, фотоприемника 12 контрол мощности, соединенных между SThe invention relates to the field of agriculture, can be used in the field of ecology and nature conservation. The purpose of the invention is to increase the reliability of detection by the complex use of the spectral characteristics of luminance, reflection and fluorescence in field martyr modes of individual search. The device consists of an objective 2, a collimator 3, a spectral instrument 4, a photodetector 5. located on the same optical axis and oriented through the lens to the object 1, a laser 13, a photodetector 12 of power control connected between S
Description
Изобретение относитс к сельскому хоз йству, в частности к индивидуальным носимым средствам диагностики сос-15 то ни растений, степени их поражени заболевани ми,оконтуривани пораженных участков и т.д.,и может быть использовано в экологии и охране природы , при определении мест загр зне- 20The invention relates to agriculture, in particular to individual wearable means of diagnosing sos-15 then plants, the extent of their disease, contouring affected areas, etc., and can be used in ecology and nature conservation, in determining locations 20
ни поверхности воды и почвы, а также в геологии при поиске полезных ископаемых.nor the surface of water and soil, as well as in geology when searching for minerals.
Цель изобретени - повышение достоверности обнаружени путем комплекс- 25 ного определени спектральных характеристик ркости, отражени и флуоресценции при полевых маршрутных режимах индивидуального поиска.The purpose of the invention is to increase the reliability of detection by complexly determining the spectral characteristics of luminance, reflection and fluorescence under field route modes of an individual search.
На фиг.1 представлена структурна 30 схема устройства; на фиг.2 - узел аналогового преобразовател .Figure 1 shows the structural 30 scheme of the device; figure 2 - node analog converter.
Устройство содержит направленный N на исследуемый участок 1 местности ,, объектив 2, а также коллиматор 3, спектральный прибор 4, фотодетектор 5, узел 6 обработки результатов, блок 7 индикации, вход 8 выбора режима , синхронизатор 9, целеуказатель Q 10, вторичный преобразователь 11 питани , фотоприемникл 12 контрол мощности, лазер 13,умножители 14 частоты , вход 15 Пуск синхронизатора 9. выход 16 синхронизатора, выход 17 д5 контрол мощности лазера 13, сигнализатор 18 целеуказател 10, выход 19 сигнала готовности вторичного преобразовател 11 питани , окул р 20.The device contains a directional N on the studied area 1 area, lens 2, as well as the collimator 3, spectral device 4, photodetector 5, node 6 processing results, block 7 of the display, input 8 mode selection, synchronizer 9, target indicator Q 10, secondary converter 11 power, photoreceiver 12 of power control, laser 13, frequency multipliers 14, input 15 Synchronizer start 9. synchronizer output 16, output of laser power 13 175, target indicator indicator 18, 10, output signal 19 of the ready signal of the secondary power converter 11, an eye 20.
Объектив 2 собирает свет отобъек- 4 50 та 1, формирует из него с помощью коллиматора 3 параллельный пучок и подает на спектральный прибор 4. Последний может быть выполнен, например, на основе дифракционной реше.тки или ,, призмы. Фотоприемником 12 и.фотодетектором 5 могут служить, например, фо- тодиоды, фотодиодные матрицы, фотосопротивлени , ФЭУ и другие преобразователи оптического сигнала в электрический .Lens 2 collects the light from the object 50 50 and 1, forms a parallel beam from it using the collimator and feeds it to the spectral device 4. The latter can be performed, for example, on the basis of a diffraction grating or prism. Photodetector 12 and photodetector 5 can be, for example, photodiodes, photodiode arrays, photoresistances, photomultiplier tubes and other optical-to-electrical converters.
Синхронизатор формирует врем 3- 4 с и осуществл ет синхронизацию работы всех узлов. Целеуказатель 10 формирует сигнал управлени сигнализатором 18 (маркером). В зависимости от сигнала на входе 8 (режим работы) сигнализатор 18 посто нно включен либо гаснет. Прекращение мигани маркера сигнализирует об измерении флуоресценции, посто нное включение маркера - об измерении коэффициента отражени , а включение - об измерении коэффициента ркости объекта при активном облучении лазером на выбранных длинах волн.The synchronizer generates a time of 3-4 seconds and synchronizes the work of all nodes. The target indicator 10 generates a control signal by the detector 18 (marker). Depending on the signal at input 8 (operation mode), the indicator 18 is permanently on or off. Stopping the blinking of the marker signals the measurement of fluorescence, the constant activation of the marker indicates the measurement of the reflection coefficient, and the inclusion indicates the measurement of the object's brightness factor with active laser irradiation at selected wavelengths.
По окончании режима облучени и времени на подготовку питани лазера с выхода 19 приходит сигнал готовности вторичного преобразовател 11, а после 3-4 с индикации результата целеуказатель 10 по команде управлени с выхода 16 дает разрешение на мигани маркера и запрет на его посто нное горение.At the end of the irradiation mode and time to prepare the laser power supply from output 19, a ready signal of the secondary converter 11 arrives, and after 3-4 seconds from the result indication, the target indicator 10, by control command from output 16, gives permission for marker blinking and a ban on its permanent burning.
Вторичный преобразователь 11 питани производит накопление энергии от источника питани , например, аккумул торных батарей или сухих элементов , дает сигнал готовности на вход 19 и разрешает включение лазера 13 по команде синхронизатора.The secondary power converter 11 produces an accumulation of energy from a power source, for example, batteries or dry cells, gives a ready signal to input 19 and allows the laser 13 to turn on at the command of a synchronizer.
В устройстве может быть использован твердотельный лазе р с выходной мощностью излучени Р - 5 МВт на длине волны ft 1,06 мкм и длительностью импульса Ј 10 с1. Мхьдность излучени лазера 13 измер етс фотоприемником 12 контрол мощности, используемым в дальнейшем дл определени коэффициента отражени путем делени сигнала отражени от объекта, полученного вычитанием ркости до облучени из ркости после облучени на интенсивность облучени , т.е. на мощность излучени лазера на A/j .The device can be used with a solid-state laser p with an output power of radiation P-5 MW at a wavelength of ft 1.06 µm and a pulse duration of ~ 10 sec. The laser radiation intensity 13 is measured by a power control photoreceiver 12, which is subsequently used to determine the reflection coefficient by dividing the reflection signal from an object obtained by subtracting the brightness before irradiation from the brightness after irradiation by the intensity of irradiation, i.e. on the output power of an A / j laser.
Получение длин волн облучени Л и обеспечивает использование умножителей 14 частоты, например на и КОР. Умножители 14 частоты позвол ют добавить в исходное излучение необходимые частоты, например, 2 и 3 гармоники и таким образом использовать многочастотное моноимпульсное облучение , т.е. в одном импульсе с 0 присутствуют Л, , flx, ft-i .Obtaining irradiation wavelengths L and provides the use of frequency multipliers 14, for example, on and COR. The frequency multipliers 14 allow you to add the necessary frequencies to the original radiation, for example, 2 and 3 harmonics, and thus to use multi-frequency monopulse radiation, i.e. in one pulse with 0 there are L,, flx, ft-i.
16sixteen
Узел 6 обработки результатов выполн ет следующие операции: усиление и нормирование сигналов детекторов, передачу их на индикаторы по сигналу управлени с выхода 16. синхронизатора 9, запоминание этих сигналов, полученных до облучени , и вычитание их из сигналов, полученных после облучени , дл получени сигналов, вызванных только облучением, деление разностных сигналов на сигнал мощности излучени дл получени эквивалентов коэффициентов отражени или деление разностных сигналов на эталонные сигналы, пропорциональные отражению на выбранных длинах волн эталонной поверхностью, перпендикул рной к падающему облучению, дл получени эквивалентов коэффициентов спектральной ркости, а также передачу полученных эквивалентов и сигнала флуоресценции на соответствующие индикаторы в блоке индикации по сигналу управлени с выхода 16.The result processing unit 6 performs the following operations: amplifying and normalizing the signals of the detectors, transmitting them to the indicators on the control signal from the output 16 of the synchronizer 9, storing these signals received before irradiation, and subtracting them from the signals received after irradiation to obtain signals caused only by irradiation, dividing the difference signals by the radiation power signal to obtain equivalents of the reflection coefficients or dividing the difference signals into reference signals proportional to the reflection by The selected wavelengths of the reference surface, perpendicular to the incident radiation, to obtain equivalents of spectral luminance coefficients, as well as the transfer of the obtained equivalents and fluorescence signal to the corresponding indicators in the display unit on the control signal from output 16.
Узел 6 обработки результатов содержит не менее 4 идентичных элементов . Каждый элемент включает усилитель 21, пиковый детектор 22, устройства 23 выборки-хранени (УВХ), ключи 24 и 25, схему 26 вычитани , схему 27 делени , вход 28 эталонного напр жени , выход 16 синхронизатора, вход выбора режима, выход 17 контрол мощности лазера. Пиковый детектор 22 по команде управлени входа 1 управлени фиксирует максимальное значение сигнала фотодетектора при (или после) облучении объекта. Устройство 23 выборки-хранени , например , в исходном состо нии передает усиленный сигнал фотодегектора 5, эквивалентный ркости на каждой из . выбранных длин волн, на соответствующие индикаторы или по команде управлени на выходе 16 запоминает его значение, предшествовавшее облучению объекта.Node 6 processing of results contains at least 4 identical elements. Each element includes an amplifier 21, a peak detector 22, a sample storage device 23 (VHF), keys 24 and 25, a subtraction circuit 26, a dividing circuit 27, a reference voltage input 28, a synchronizer output 16, a mode selection input, a power control output 17 laser. The peak detector 22, by the control command of the control input 1, captures the maximum value of the photodetector signal during (or after) the object is irradiated. A sampling-storage device 23, for example, in its initial state, transmits an amplified signal of a photodetector 5, equivalent to luminance in each of. selected wavelengths, the corresponding indicators or control command at the output 16 remembers its value preceding the irradiation of the object.
10ten
1515
2020
313766313766
Схема 26 вычитани осуществл ет вычитание сигнала УВХ из сигнала пикового детектора, т.е. вычитание сигнала фотодетектора 5 после облучени объекта. Тем самым получают сигнал вызванный только облучением. Это позвол ет дл длины волны флуоресценции 4 получить сигнал, эквивалентный . флуоресценции, вызванный облучением, и при этом на длинах волн А, , ft АЗ сигналы, эквивалентные ркости. Схема 27 делени осуществл ет деление разностного сигнала со схемы 26 вычитани на одно из напр жений по выходу 17 случае определени коэффициента отражени (КО) или по входу 28 - в случае определени коэффициента ркости (КЯ), в зависимости от команды выбора режима по входу 8. Результат через ключ 25 подаетс на индикатор.The subtraction circuit 26 subtracts the VHF signal from the peak detector signal, i.e. subtracting the signal from the photodetector 5 after irradiating the object. Thereby receive a signal caused only by irradiation. This allows for a fluorescence wavelength of 4 to receive an equivalent signal. fluorescence caused by irradiation, and at the same time at wavelengths A,, ft, AZ signals equivalent to luminance. Dividing circuit 27 divides the difference signal from subtracting circuit 26 into one of the voltages at the output 17 in the case of determining the reflection coefficient (QD) or input 28 - in the case of determining the luminance coefficient (QW), depending on the mode selection command on the input 8 The result through the key 25 is fed to the indicator.
Ключи 24 и 25 по сигналу с выхода 16 синхронизатора 9 выдают на ин- 25 дикацию либо сигнал с УВХ (ключ 24), либо сигнал со схемы делени (ключ 25).According to the signal from the output 16 of the synchronizer 9, the keys 24 and 25 give for indication either a signal from the VHR (key 24) or a signal from the dividing circuit (key 25).
Узел обработки результатов работает следующим образом.The node processing results works as follows.
В исходном состо нии отсутствие команды по выходу 16 синхронизатора 9 разрешает прохождение сигнала с фотодетектора 5 через усилитесь 21, УВХ 23 и ключ 24 на блок индикации. При этом на блоке 7 индикации представлен результат определени спектральной ркости на выбранных fl . По команде с выхода 16 синхронизатора 9 происходит запоминание сигнала с фотодетектора 5 на УВХ 23, ключ 24 закрываетс , а ключ 25 открываетс . Сигнал с фотодетектора 5 через усилитель 21 поступает параллельно на УВХ 23 и на пиковый детектор 22, который фиксирует его максимальное значение и подает на схему 26 вычитани . Здесь из него вычитаетс сигнал, поступающий с УВХ, а результат подаетс на схему 27 делени . В зависимости от выбранного режима по входу 8 происходит деление на один из сигналов, поступающих с выхода 17 или по входу 28 оIn the initial state, the absence of a command on the output 16 of the synchronizer 9 permits the passage of the signal from the photodetector 5 through amplify 21, the UVH 23 and the key 24 to the display unit. In this case, on display unit 7, the result of determining the spectral brightness on the selected fl is presented. Upon a command from the output 16 of the synchronizer 9, the signal from the photodetector 5 is stored at the water economy unit 23, the key 24 is closed and the key 25 is opened. The signal from the photodetector 5 through the amplifier 21 is fed in parallel to the water economy unit 23 and to the peak detector 22, which captures its maximum value and feeds it to the subtractor 26. Here, the signal from the TCD is subtracted from it, and the result is fed to dividing circuit 27. Depending on the selected mode, the input 8 is divided into one of the signals from output 17 or input 28 o
Результат делени через ключ 25The result of the division through the key 25
30thirty
3535
4040
4545
5050
5555
поступает на блок 7 индикации. По окончании времени индикации сигналов флуоресценции КО и КЯ синхронизатор 9 устанавливает узел обработки ре- зулыато в в исходное состо ние. При enters the display unit 7. At the end of the time of displaying the Q and QW fluorescence signals, the synchronizer 9 sets the processing node to its initial state. With
г- g-
этом на индикаторе вновь будет результат определени ркости в отсутствие облучени .this on the indicator will again be the result of determining the brightness in the absence of irradiation.
Устройство дистанционного обнаружени объектов по спектральным харак теристикам работает следующим образом .The device for remote detection of objects by spectral characteristics works as follows.
Оптический сигнал от объекта 1 через объектив 2, коллиматор 3 поступает на спектральный прибор 4 и далее в виде спектральных линий на фотодетектор 5. Здесь оптический сигнал преобразуетс в электрические по каждой из выбранных длин волн. Электри- ческие сигналы с фотодетектора 5 поступают на узел 6 обработки результата , усиливаютс и подаютс на блок 7 индикации. При этом наблюдатель видит объект, на индикаторе - результат измерени ркости, на схеме 10 целеуказани - мигающий сигнализатор 18. Далее по входу наблюдатель выбирает один из двух режимов работы, а по входу 15 запускает синхронизатор 9. Последний по выходу 16 управлени вырабатывает команду на запоминание результата измерени спектральной ркости, а на вторичный преобразователь 11 питани подает команду на запуск лазера 13. При этом излучение лазера 13 совместно с излучением умножителей 14 частоты через объектив 2 поступает на объект 1, а сигнализатор 18 схемы целеуказател пере - стает мигать.The optical signal from object 1 is through the lens 2, the collimator 3 is fed to the spectral device 4 and then in the form of spectral lines to the photodetector 5. Here the optical signal is converted into electrical at each of the selected wavelengths. The electrical signals from the photodetector 5 are fed to the result processing unit 6, amplified and fed to the display unit 7. In this case, the observer sees the object, on the indicator - the result of luminance measurement, on the target designation circuit 10 - a flashing warning device 18. Next, on the input, the observer selects one of two operation modes, and on input 15 triggers the synchronizer 9. The last control output 16 generates a command to memorize the measurement result of the spectral brightness, and the secondary power supply converter 11 sends a command to start the laser 13. In this case, the laser radiation 13, together with the radiation from the frequency multipliers 14, passes through the objective 2 to the object 1, and the signal 18 congestion schemes target director re - flashing ceases.
Оптический сигнал от объекта 1, полученный в результате облучени , через объектив 2, коллиматор 3, спектральный прибор 4 поступает на фото- детектор 5, преобразуетс в электрические ,которые подаютс в узел 6 обработки результатов. Здесь происход т вычитание результатов, полученных фотодетектором 5 до облучени из результатов, полученных посл-е облучени , выделение сигнала флуоресценции по одному из каналов и деление результатов вычитани на сигнал контрол мощности лазера или эталонное напр жение по остальным каналам. Сигнализацию выбранного режима осуществл ет схема 10 целеуказани путем включени маркера при измерении коэффициента отражени и его выключени при измерении коэффициента ркости, а факт отсутстви мигани маркера еиг- нализирует об измерении флуоресценции После 3-4 с индикации результатовThe optical signal from the object 1, obtained as a result of irradiation, through the lens 2, the collimator 3, the spectral device 4 is fed to the photo detector 5, converted into electrical signals, which are fed to the result processing unit 6. Here, the results obtained by the photodetector 5 before the irradiation from the results obtained after irradiation are subtracted, the fluorescence signal is extracted by one of the channels and the results of the subtraction are divided by the laser power control signal or the reference voltage. The signaling of the selected mode is accomplished by the targeting scheme 10 by turning on the marker when measuring the reflection coefficient and turning it off when measuring the brightness coefficient, and the fact that the marker does not blink identifies about the measurement of fluorescence. After 3-4 results display
5five
п 25 о p 25 about
е .Q - а - и. e.Q - a - and.
3535
синхронизатор 9 устанавливает устройство в исходное состо ние. Свидетельством тому вл етс мигание маркера. Устройство готово к следующему циклу анализа объекта.synchronizer 9 sets the device to its original state. Evidence of this is the flashing of the marker. The device is ready for the next object analysis cycle.
Комплексное использование спектральных характеристик ркости, флуоресценции , коэффициентов ркости и ( отражени позвол ет повысить информативность анализа и достоверность обнаружени . Многочастотный моноимпульсный режим облучени объекта и анализа результатов позвол ет повысить экспрессность анализа и существенно уменьшить габариты, вес и энергопотребление устройства. Предварительный выбор объекта по параметрам ркости позвол ет сузить количество исследуемых объектов и тем самым уменьшить количество облучений дл определени флуоресценции характеристик , что существенно снижает энергопотребление устройства. Это позвол ет использовать устройство в качестве носимого индивидуального средства анализа.The complex use of spectral characteristics of brightness, fluorescence, coefficients of brightness and (reflection allows to increase the information content of the analysis and the reliability of detection. Multi-frequency monopulse mode of object irradiation and analysis of results allows to increase the speed of analysis and significantly reduce the size, weight and power consumption of the device. Preliminary selection of an object by parameters brightness allows us to narrow the number of objects studied and thereby reduce the amount of exposure to determine This results in fluorescence characteristics, which significantly reduces the power consumption of the device. This allows the device to be used as a portable individual analysis tool.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894672055A SU1631376A1 (en) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | Device for remote detecting objects on spectral characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894672055A SU1631376A1 (en) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | Device for remote detecting objects on spectral characteristics |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1631376A1 true SU1631376A1 (en) | 1991-02-28 |
Family
ID=21438638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894672055A SU1631376A1 (en) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | Device for remote detecting objects on spectral characteristics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1631376A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4137008A1 (en) * | 1991-11-11 | 1993-05-13 | Heribert F Dr Ing Broicher | DEVICE FOR DETECTING QUALITY CHANGES IN MASS GOODS ON CONTINUOUS CONVEYOR BELTS |
-
1989
- 1989-02-07 SU SU894672055A patent/SU1631376A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент ЕРВ № 74225, кп. G 01 J 3/00, 1987. Елизаренко А.С., Соломатин В.А., Якушенков Ю.Г. Оптико-электронные системы в исследовании природных ресурсов. М.: Недра, 1984, с.207-209. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4137008A1 (en) * | 1991-11-11 | 1993-05-13 | Heribert F Dr Ing Broicher | DEVICE FOR DETECTING QUALITY CHANGES IN MASS GOODS ON CONTINUOUS CONVEYOR BELTS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101387605B (en) | Optical fiber agricultural land soil organic matter content rapid detector | |
EP0823621A3 (en) | Apparatus for detecting a fault location in an optical fiber line | |
US3598994A (en) | Method and apparatus for sensing fluorescent substances | |
GB1512245A (en) | Detection of backscattered radiation | |
JPS5590843A (en) | Method of measuring contaminated gas | |
CN103528991B (en) | System and method for measuring organic matter content of soil | |
US6020587A (en) | Plant chlorophyll content meter | |
CN207300890U (en) | For detecting the Raman spectrometer of specific narrow wave-number range | |
Edner et al. | Laser-induced fluorescence monitoring of vegetation in Tuscany | |
SU1631376A1 (en) | Device for remote detecting objects on spectral characteristics | |
EP0448089A2 (en) | Optical probe to determine the turbidity of a solution by immersion | |
JPS5629112A (en) | Distance measurement unit | |
Van Best et al. | Apparatus for the measurement of small absorption change kinetics at 820 nm in the nanosecond range after a ruby laser flash | |
CN112432664A (en) | All-fiber laser detection system for tunnel safety monitoring and working method | |
RU192991U9 (en) | Lidar for remote round-the-clock determination of temperature and humidity of the atmosphere | |
CN219625363U (en) | Boric acid detection Raman spectrometer based on multiple small array SPAD detectors | |
CN203643337U (en) | Auto-balanced photoelectric detection device for photo-thermal detection | |
RU2029287C1 (en) | Methane remote detector | |
EP0115902A3 (en) | Spectrophotometer | |
Cannell et al. | Intracellular ion measurement with fluorescent indicators | |
Armstrong et al. | Stand-off Detection of Hydrogen Concentration | |
SU393789A1 (en) | METHOD OF MEASUREMENT OF CONSUMPTION OF A RAY OF OPTICAL QUANTUM GENERATOR | |
JPS5461587A (en) | Gas analyzer using ultrared ray | |
SU1196744A1 (en) | Dilatometer | |
JP2705837B2 (en) | Distributed optical temperature sensor |