Сканирующий инфракрасный спектрометр

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскими

Ссви;оиотичсских

Ресоуооик

Зависимое от авт. свнчетельства №вЂ”

Заявлено 24.Ill.1971 (№ 1640591/26-25 с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет—

Опубликовано 15.У.1973. Бюллетень ¹ 21

Дата опубликования описания 6.VI.1973

11ем«твт «в двввм

«эобрвтвиий и открыт«й

«рН Совете ооииистров

СССР

Авторы изобретения

Я. И. Мерсон и А. Ф. Носов

Заявитель

СКАНИРУЮЩИЙ ИНФРАКРАСНЫЙ СПЕКТРОМЕТР

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в аппаратурс, предназначенной для исследования углового и спектрального распределения излуче:ния атмосферы Земли и планет в инфракрасной области спектра, при установке ее на искусственных спутниках, ракетах, аэростатах и других средствах подъема, а также для изучения иных типов излучателей.

Известны сканирующие спектромегры, состоящие из оптической системы, определяющей поле зрения, с механизмом сканирования по пространству, оптической системы для спектрального разложения с механизмом сканирования по спскгру, приемника излучения с усилителем сигнала и регистрирующего устройства (шлейфового осциллографа, самописца, магнитофона). Излучение, измеряемое сканирующим спектрометром, является функциеи двух переменных. Еа,i.=)а,л), где Еа,i. — энергия, воспринимаемая лучеприемником в направлении, характеризуемом углом а и длиной волны Х, которая может быть однозначно зарегистрирована нри плавном изменении и, дискретном изменении л и наоборот) или при плавном сканировании по а и )., если известны для каждого момента времени значения этих величин.

Для осуществления такого рода записи неебходимо иметь большой запас носителя информации (нанример, осциллографной пленки), так как коэффициент использования этого носителя весьма низок в связи с тем, что по всей длине пленки регистрируется одна линия

5 харакгеризующая изменение исследуемой функции. Этот недостаток особенно су.цественен в том случае, когда необходимо производить регистрацию быстропеременных процессов автономными сисгемами, запас носителя

10 информации в которых ограничен, а его пополнение или замена невозможны. Таким образом, запас носителя ограничивает быстродействие спектрометра, время его работы и объем получаемой информации.

15 Кроме того, полученная запись малонаглядна и для анализа спектрально-пространственной характеристики Еа,i. требуется выполнение большего объема трудоемких работ по расшифровке полученных осциллограмм. В случае

20 использования средств подъема, перемещающихся в просгранстве с большей скоростью (ракет, искусственных спутников Земли) привязка получаемых данных при расшифровке к определенному участку спектра и области про25 странства становится практически недостижимой.

Цель изобретения заключается в разработке такой конструкции спектромегра, которая позволила бы, исключая предварительную обра30 ботку, получить непосредственно на осциллог380969

55 рамме спектрально-«роста«ственную характеристику Еа,Х, существенно уменьшить расход пленки «JB счет этого увеличить время работы и быстро (ействие с«ектрометра, доведя его до предельного значения, определяемого постоянной времени приемника излучения.

Поставленная цель достигается тем, что спектромегр содержит датчики угла поворота механизмов сканирования по уI. ó и Но с«ектру, выходы которых через усилители подключены к вертикальным и горизонтальным отклоняющим системам электроннолучевой трубки, с модулятороч которой соединен прием««к излуче«ия через промежуточный усилитель.

На чергеже приведена блок-схема предложенного спектрометра.

Спектрометр включает в себя оптическую систему 1 с механизмом сканирова«ия 2, определяющие направление оптической оси и поле зрения прибора, оптическую систему > с механизмом сканирования по спектру 4, обес«ечивающие спектральное разложение излучения, приемник излучения 5, включенный на вход усилителя 6, датчик 7 угла поворота механизма ска««рования 2, определяющий направление визирования, с усилителем 8, датч,1к 9 угла поворота механизма сканирования по спектру 4 с усилителем 10, электроннолучевую трубку ЭЛТ 11 с блоком питания 12, фотографирующее усгройство 18, управляемое датчиком протяжки 14.

Пройдя дв оптические системы 1, 3, поток энергии воспринимается приемником «злучения 6, преобразующим его в электрический сигнал, усиливаемый до необходимого уровня усилителем 6. С выхода усилителя сигнал «оступает на модулятор электроннолучевой трубки II.

Яркость свечения экрана трубки определяется величиной этого сигнала. Механизмы сканирования по углу и спектру 2 и 4 приводят в движение элементы соответствующих оптических сисгем 1, >, определяя в каждый момент времени значения и и ).. С механизмами сканирования 2, 4 связаны датчики 7, 9, явля1ощиеся преобразователями угла поворота .чеха««змов сканирования 2, 4 по и и Х в напряжение пилообразной формы. Напряжение, пропорциональное углу поворота механизма ска IHpoHBния 2, усиленное усилителем 8, подается на горизонгально-отклоняющие пластины ЭЛТ 11 (напряжение кадров), а напряжение, пропорциональное углу поворота механизма сканирования по cd:ão :.Tðó 4, усиленное усилителем 10, подается на вертикально отклоняющие пластины электроннолучевой трубки II (напряжение строк) .

Фотографирующее устройство 18 обесчечи5

35 вае1 покадровую с ьемку изображения Э:1 Т I I.

Смена кадра производится с помощью датчика протя>кки 14 в конце каждого цикла сканирован«я 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 спектральногс интервала в функции угла поворота или для любого направления наблюдения в функции длины волны необходимо этп снимки обработать на сгандартном автоматическом микрофотометре, выбирая нужные прямые линии, вдоль которых производится фотометрирова«ие. Безынерционность регистирующего устройства, применение высоки; скоростей сканирования по спектру и пространству и максимально полное использование фотоматериала позволя1от при малом расходе пленки получить большой обьем ннформаци«.

Так, при стандартном размере кадра 24ХЗб лл на фотопленке длиной 5 .It за 10-минутный полет ракеты может быть зарегистрировано 100 угловы распределений, содержащих по 150 с«ектральных распределений, т. е. 1500 реализаций спектров излучения, причем качественная визуальная оценка эксперемептальны данных и отбор интересных для расшифровк« областей с«ектра могут быть сделаны оез предварительной обработки дан«ыi.

Предме I изобретения

Сканирующий инфракрасный с«ск1рометр с

1laHopailHokI фотоэлектронной регистрацией, содержащий оптическую систему, определяющую поле зрения, с механизмом сканирования по пространству, оптическую систему для спектрального разложения с механизмом сканирования по спектру, приемник излучения, усилители, блок питания, электроннолучевую трубку и устройство с покадровым фотографированием, отличающийся тем, что, с целью получения непосредственно на осциллограмме пространственной характеристики поля исследуемого излучателя без предварительной обработки и увеличения быс1родействия аппаратуры, он содер>кит датчики угла поворота механизмов 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.

380969

Составитель О. Афанасенкова

Техред T. Ускова

Pедактор T. Орловская

Кооректор Е. Caniнова

Заказ 466 Изд ¹ 523 Тираж 755 Подписно

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министроз СССР

Моаква, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография № 24 Союзполиграфпрома, Москва, 121019, ул. Маркса-Энгельса, 14