Спектральное устройство для измерения допплеровского смещения линий

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ

Сею Севетсник

Соцнавктнчесмик

Республик (6.1 ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 13. 05. 80 (21) 2923892/18-25 (51М с присоединением заявки М

G 01 J 3/06

Гоеударетаеииый комитет

СССР ио деяам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 071131. бюллетень Н9 41

Дата опубликования описания 0 7. 11. 81 (53) УДК 535.8 (088 ° 8) (72) Автор изобретения

С.A- Дружинин

Сибирский институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн

Сиби ского от еления Н (71) Заявитель (54 ) СПЕКТРАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ допплеРовско1 о смещения линий

Настоящее изобретение относится к области фотоэлектрических спектральных устройств для измеренияположения спектральной линии.

Известно спектральное устройство для измерения допплеровского смещения линий (1).

После спектрографа световой пучок пропускают через первую плоскопараллельную прозрачную пластинку, далее его разделяют на два. Один пучок, который образует опорную спектральную линию (атмосферную) направляют,на первый фотоприемник, а второй который образует исследуемую ли- 15 нию,-пропускают еще через одну плоскопараллельную пластинку и подают на второй фотоприемник. С выходов фотоприемников выделяют сигналы о положении линий относительно входных ще- 20 лей, усиливают их и подают на меха низмы вращения пластинок.

Сигналом от опорной линии управляют первой пластинкой, а сигналом от исследуемой линии - второй. 25

Таким образом, с .помощью первой пластинки осуществляют стабилизацию спектра вдоль дисперсии, то есть спектр после нее с некоторой точностью является неподвижным. Ис- 39 пользуя спектральную линию, длина волны которой не зависит от физичес ких условий источника, возможно ис-. править сигнал допплеровского смеще-. ния исследуемой линии,.искаженный . шумом спектрографа, вызванным рефракцией в спектрографе, вибрацией здания при ветре, температурными деформациями.

Недостатком этого устройства является невысокая точность из-за того, что фотоприемники, с помощью которых производят регистрацию линий, должны быть разнесены, вследствие чего на результате измерений сказывается различная рефракция разделенных световых пучков, температурные и механические деформации основания, на котором рас" положены фотоприемники.

Наиболее близким техническим решением является спектральное устройство (2), включающее канал регистрации исследуемой линии, канал регистрации опорной линии с общим фотоприемником и коммутатором, блок выделения разностного сигнала. К недостаткам можно отнести низкую точность измерений.

Целью изобретения является повы» шение точности измерений.

879330

Эта цель достигается благодаря тому, что в спектральное устройство для измерения допплеровского смещения линий, включающее канал регистрации исследуемой линии, канал регистрации опорной линии с общим фотоприемником и" коммутатором, блок выделения разностного сигнала, фотоприемник снаб жен отклоняющей системой и вырезывающей диафрагмой, а также в устройство введены два демодулятора, два интегратора, блок синхронизации и блок управления отклоняющей системой, при этом, отклоняющая система фотоприемника череЭ коммутатор и блок управления отклоняющей системой связана с обоими интеграторами,а блок 15 синхронизации связан с блоком управ- . ления отклоняющей системой обоими демодуляторами и через блок управления отклоняющей системой — с отклоняющей системой фотоприемника. 20

На фиг. 1 изображена блок-схема спектрального устройства для измерения допплеровского смещения линий на фиг.2(а-p) временные, диаграммы сигналов.

Предлагаемое устройство включает диссектор 1, фокусирующую систему 2, отклоняющую систему 3, диафрагму с вырезывающим отверстием 4, демодуляторы 5, 6 интеграторы 7, 8, дифференциальный усилитель 9, коммутаТор 10, З0 блок управления отклоняющей системой 11, блок синхронизации 12.

Исследуемую (Иi) и опорную (at:m) спектральные линии проекцируют на фотоприемник. В качестве фотоприемника в устройстве применен диссектор, однако с этой же целью могут быть использованы и телевизионные трубки с накоплением. В данном случае с помощью магнитного поля откло- 40 няющей системы 3 переключают поток электронов, падающий на вырезывакщее отверстие диафрагмы 4. Сигнал, подаваемый на отклоняющую систему 3 с блока управления 11 — 56 „ » »èìååò 4g . форму, изображенную на временной .диаграмме (фиг.2а) и представляет собой. сумму двух сигналов: 5Лл, Л сигнала переключения крыльев и SP-л,, Л - сигнала переключения от Лл к ур

g< (фиг. 2в, г ) . и представлены на фиг.2а,в в виде распределения интенсивности вдоль дисперсии - координата Х. Сигналы 5. .л, Sp и 6 р. р< поступают с блока синхронизации 12.

Амплитуды сигналов 5р, и 8 р, заданы в соответствии с полуширинами и глубинамй 3 Л и 2,а амплитуда. S.g< g, в соответствии с расстоянием между максимумом Лл и р . с выхода диссектора сигнал поступает на демоду-. 60 ляторы 5, 6>которые в динамике работают поочередно, т.е. в течение одного гщлупериода 9,Л.,,p работает один (сигналы управления фиг.2д,е) в течение, другого работает второй (сиг-,Я налы управления фиг.2ж,з). Управление демодуляторами 5, 6 выполняет блок синхронизации 12. Выходные сигналы с демодуляторов 5, 6 поступают на интеграторы 7, 8. Состояния интеграторов 7,8 изменяются только при наличии входных сигналов. Если сигналы с демодуляторов 5,6 отсутствуют, то интеграторы 7,8 сохраняют свои состояния. Разность между выходными напряжениями интеграторов 7, 8 ре- ® гистрируют через дифференциальный усилитель 9, как сигнал изменения относительного положения спектральных линий. Кройе того, сигналы с интеграторов 7, 8 через коммутатор

10 поступают на блок управления в виде сигналов смещения см,где они суммируются синхронно с сигна aMH S Лл,5 Pz H 5 рл, Л

Перед началом работы производят настройку режима отклоняющей системы. Вначале на отклоняющую систему подают 5 g. ) " сигнал переключения от Л< к .Л и добиваются по минимуму сигнала постоянной составляющей на выходе диссектора, чтобы в вырезывающее отверстие попадали электроны с тех участков фотока.ч тода, на которые спроецированы центры спектральных линий. Затем подают 5 p Sp <- сигнал переключения крыльев линий. Причем, если полуширины и глубины ЛЛ и pg не равны, то и амплитуды сигналов 6 д и

5Л, подаваемые в разные полупериоды Л,л, должны быть неравными. Так же по сигналу постоянной составляющей в полупериоды 9 .л Л устанавлиI вают амплитуды 6 g< и 9 g,Постоянные составляющие должны быть на уровне центральных участков крыльев спектральных линий. В это время обкладки конденсаторов интеграторов

7, 8 замкнуты, выходные сигналы с них равны нулю.

Работа устройства для измерения допплеровского смещения состоит в следующем. Установив режим переключения электронного пучка в диссекторе при неизменном положении спектральных линий, включают интеграторы.

При этом образуют следящую обратную связь. Если смещения спектральных линий отсутствуют, то с выходов демодуляторов 5, 6 сигналов не будет, не будет сигналов и на выходе интеграторов 7, 8, т.е. не будет 6 сцсигналов смещения. бб7кg - тоже не изменится. На выходе дифференциального усилителя будет нуль. Однако при смещении одной из линий, например, (см.фиг,29-2,смещенное положение показано пунктирной линией) на вырезывающее отверстие диафрагмы 4 попадают электроны, соответствующие участкам с разной интенсивностью (точки а,п). На выходе диссектора появится сигнал ошибки (фиг.2б), ко879330 торый будет выделен, например, на демодуляторе б. Сигнал с выхода демодулятора б воздействует на интегратор 8, появится сигнал смещения Sz .

Этот сигнал, суммкрованный с 5откр приводит к увеличению амплитуды Qp„, Х à соответствующий полупериод (фиг.2г — пунктирная линия). Вследствие этого, в сигнале S p, происходит смещение 5 1, относительно 9g

Рост сигнала смещения Я. происхойит до тех пор, пока э ошибки не станет равным нулю, т.е., когда.в выреэывающее отверстие диафрагмы 4 будут попадать электроны, соответствующие точкам К,Я (фиг.2а-з) с равной интенсивностью. 5 áóäåò меняться

15 только при смещенйях линии, т.е. он как бы следит за линией. Аналогично сигнал на интеграторе 7 следит за второй линией (на чертеже не показано). 20

В процессе измерения каждый из измерительных каналов следит за своей линией. Если обе спектральные линии смещаются синфазно, то в раэностном сигнале это смещение зарегистрировано не будет. такое смещение считается шумом спектрографа, поскольку одна из линий опорная, т.е. не зависящая от исследуемого источника излучения. И только, когда О спектральные линии смещаются относительно друг друга, т.е. когда спектральная линия, например, солнечного происхождения меняют свою длину волны, то независимо от движений спектра в спектрографе, которые проявляются в смещениях опорной линии, например, атмосферной, измеряют истинное допплеровское смещение, регистрируя сигнал на выходе дифференциального усилителя 9.

Предложенное устройство для измерения допплеровского смещения поэво" ляет повысить точность измерений.

Формула изобретения

Спектральное устройство для измерения допплеровского смещения линий, включающее канал регистрации исследуемой линии, канал регистрации опор" ной линии с общим фотоприемником и коммутатором и блок выделения раз костного сигнала, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем фотоприемник снабжен отклоняющей системой и вырезывающкй диафрагмой и в устройст" во введены блок синхронизации, два демодулятора, два интегратора и блок управления отклоняющей системой,при этом отклоняющая система фотоприемника через коммутатор и блок управления отклоняющей, системой связана с обоими интеграторами, и блок синхронизации связан с блоком управления отклоняющей системой, обоими демодуляторами и через блок управления отклоняющей системой — с отклоняющей системой фотоприемника.

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе

1. Никулин H.C. и др. "Измерение слабых магнитных полей и лучевых скоростей. "Астрономический циркуляр 1957, 9 183, с. 9.

2.. Tapacos К.И. Спектральные приборы. Ленинград 1968, с. 250-251.

879330

Заказ 9703/7

Составитель А, Смирнов Редактор Н. Тимохина Техред T.éàòî÷êa Корректор :А. Ференц

ЮЮ

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР цо делам изобретений и открытий

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

Ю Ю йю

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4