Устройство для спектрального анализа

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для анализа низкочастотных сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет анализа электрических сигналов. Устройство содержит вогнутую дифракционную решетку 3 и приемники 4 излучения, расположенные на фокальной поверхности решетки 3 и соединенные с выходом устройства. Цель достигается путем введения генератора 7 опорного напряжения регулируемой частоты и выполнения решетки 3 в виде периодической структуры из регулярно расположенных нагревательных элементов 2, электрически соединенных с источником 1 исследуемого сигнала и генератором 7, приемники 4 излучения выполнены в виде линейки болометров, при этом решетка 3 и приемники 4 помещены в сверхтекучую жидкость 5 в сосуде 6. 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4640442/21 (22) 21.01.89 (46) 30.05.91. Бюл. % 20 (71) Центральное конструкторское бюро уникального приборостроения Научно.-технического объединения АН СССР (72) А.О.Федотов, А.Б.Шварцбург и А.В.LUeпелев (53) 621.317 (088.8) (56) Зайдель А.Н., Шрейдер Е.Я. Спектроскопия вакуумного ультрафиолета. М.: Наука, 1967, с. 130-135.

Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. М.: Наука, 1979, с. 291, рис. 3.53. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО

АНАЛИЗА (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для анализа Ы 1652935 А1 (я) s G 01 R 23/17 низкочастотных сигналов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет анализа электрических сигналов. Устройство содержит вогнутую дифракционную решетку 3 и приемники 4 излучения, расположенные на фокальной поверхности решетки 3 и соединенные с выходом устройства. Цель достигается путем введения генератора 7 опорного напряжения регулируемой частоты и выполнения решетки 3 в виде периодической структуры из регулярно расположенных нагревательных элементов 2, электрически соединенных с источником 1 исследуемого сигнала и генератором 7, приемники 4 излучения выполнены в виде линейки болометров, при этом решетка 3 . Я и приемники 4 помещены в сверхтекучую жидкость 5 в сосуде 6. 1 ил.

1652935

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при анализе неустановившихся сигналов, сейсмическом исследовании морского дна, анализе технического состояния машин и механизмов.

Целью изобретения является расширение.функциональных воэможностей за счет анализа электрических сигналов.

Структурно-функциональная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство для спектрального анализа содержи r источник 1 исследуемого сигнала, электрически соединенный с нагревательными элементами 2, образующими дифракционную решетку 3, и линейку приемников (болометров) 4, выходами соединенных.с выходом устройства. Дифракционная решетка 3 и приемники 4 помещены в сверхтекучую жидкость 5, например Не П, хранимую в сосуде Дьюара 6. Генератор 7 опорного напряжения регулируемой частоты электрически соединен с элементами 2.

Дифракционная решетка 3 выполнена в виде периодически расположенных на вогнутой поверхности нагревательных омических элементов. В качестве вогнутой поверхности выбирается, например, сфе. рическая или цилиндрическая поверхность, в качестве нагрмательных элементов 2— канстановая или манганиновая проволока ф0,05мм,или напыленная на диэлектрическую подложку периодическая тонкопленочная структура. Последовательное или параллельное соединение нагревательных элементов в равной мере обеспечивает синфазность нагревания элементов дифракционной решетки, Выделяемая на нагревательных элементах мощность преобразуется в волны так называемого второго звука, распространяющиеся в сверхтекучей жидкости и представляющие собой незатухающие температурные волны.

Дифрагируя, спектральные компоненты исследуемого сигнага фокусируются в точках, расположенных на круге Роуланда, радиус которого равен половине радиуса кривизны решетки 3, а центр лежит на прямой, соединяющей центр решетки с центром ее кривизны. Выбирая в качестве вогнутой поверхности, например, сферу радиусом кривизны R получим для линейной дисперсии устройства известное выражение:

R fn с2

d cosp Р где б — период дифракционной решетки; и — порядок дифракции;

p — угол между векторами;

v — частота сигнала; а) центр дифракционной решетки — элемент, расположенный на круге Роуланда; б) центр круга Роуланда — центр дифракцион ной решетки.

Выбирая в качестве сверхтекучей жидкости, например, Не П, получим скорость распространения волн cz не более 20,3 м/с, например сг = 20 м/с при температуре 1 5 К

10 и давлении насыщенных паров. Выбирая, например R=0,2 м, m=2, d=8 10 м, с2 = 20 м/с, v = 10 Гц, получим — > 10 мм/Гц.

dl

dv

15 Таким образом, использование приемников волн второго звука размерами 1xi мм обеспечивает разрешение не хуже 0 1 Гц при выбранных значениях параметров. При этом линейка приемников 4 расположена на

20 круге Роуланда и в качестве приемника используются, например, сверхпроводящие или полупроводниковые болометры, изготовленные по тонкопленочной технологии, Введение в схему генератора 7 опорно25 ro напряжения регулируемой частоты позволяет изменять анализируемый частотный диапазон без изменения геометрических параметров устройства.

Снабженное опорным генератором 7

30 устройство работает следующим образом, Исследуемый сигнал U(t)

Ui sin 2 л:и t,ãäå Ui — амплитуда компоненты с частотой И,смешивается с опорным напряжением 0о sin 2 aver t (Up — амплиту35 да опорного напряжения,. юо — его частота).

Поскольку нагревательные элементы работают как квадратичные детекторы, спектральные компоненты распространяющихся волн второго звука будут иметь компоненты

40 с частотами 2v;, 2ио, ц = ио.

Таким образом, подбирая соответствующим образом величину vp т.е.гетеродированием сигнала, получает фокусировку спектральных компонент (с частотой И ) в точках размещения болометров.

Использование устройства для спектрального анализа позволяет вести обработку низкочастотных электрических сигналов в масштабе реального времени.

Формула изобретения

Устройство для спектрального анализа, содержащее вогнутую дифракционную решетку и приемники излучения, выходами соединенные с выходом устройства и расположенные на фокальной поверхности вогнутой дифракционной решетки, о т л и ч аю щ е е с я тем, что. с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения анализа электрических сигна1652935

Составитель И. Коновалов

Редактор А. Маковская Техред М.Моргентал Корректор M. Шароши

Заказ 1771 Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лов, введен генератор опорного напряжения регулируемой частоты, дифракционная решетка выполнена в виде периодической структуры из регулярно расположенных нагревательных элементов, электрически сое- 5 диненных с источником исследуемого электрического сигнала, а приемники излучения выполнены в виде линейки болометров, при этом дифракционная решетка и приемники излучения помещены в сверхтекучую жидкость, а генератор опорного напряжения регулируемой частоты электрически соединен с нагревательными элементами.