Спектрометр

 

Сокзэ Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 19.01.78 (21) 257226 1/18-25 (51)M. Кл.

G 01 J 3/34

1 с присоединением заявки МГоеудерстееиньй комитет

СССР ив йеееи изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 05.06.80. Бюллетень М 21 (53) УДК535.8 (088.8) Дата опубликования опнсания09.06.80 (72) Авторы изобретения

В. И. Носачев, H. П. Ледацев и В. И. Краевский

Центральная экспериментально-исследовательская конструкторско-технологическая лаборатория химизации сельского хозяйства (71) Заявитель (54) СПЕКТРОМЕТР

Изобретение относится к спектрометрии конкретнее к устройствам для измерения падающего и отраженного потока излучения в заданных участках спектра, и может найти широкое применение во мно» гих областях народного хозяйства, в том числе и в сельском хозяйстве цри определении степени поражения растений вредидителями, вредными веществами, при определении изменения во времени влажнос-.

10 ти почвы, противоэрозионных и других покрытий почвы, определении состава почв и дре

Известен спектрометр для применения в полевых условиях, содержащий входную оптическую систему, диск со светофильт рами, фотоприемник и электронно-лучевую трубку для получения иэображения спектра объекта. Для измерения с помощью данного прибора спектрального коэффициента яркости объектов приходится применять выносной диффуэно-отражающий эк ран. Измеряя интенсивность отраженного от него света, судят об интенсивности падающего излучения. Большой промежуток времени, проходящий между измерениями потока, отраженного от объекта и

oT sTanoHa, приводит K погрешности в измерении спектрального коэффициента яркости(1)

Наиболее близким к изобретению является спектрометр, содержащий оптическую систему, диск со светофильтрами и прием» ник излучения Я . В этом устройстве для измерения падающего потока излуче ния также применяется выносной эталон.

К недостаткам этого спектрометра относятся его большие габариты и ограничения в точности измерений, возникающие изза применения выносного эталона, который вводится в поле зрения входной оптической системы для измерения падающего потока излучения.

Целью изобретения является повышение точности измерений и уменьшение габаритов спектрометра.

Это достигаетея благодаря тому; что оптическая система выполнена в виде двух

3 739 соосно распопоженных попусфер, оканчивающихся цилиндрическими частями, распопоженными одна в другой, причем одна попусфера неподвижна, а другая установлена с возможностью поворота относительно нх

5 общей оси, при етом на цилиндрической части подвижной полусферы выполнены прорези, два входных отверстий вы олнены на цилиндрической части неподвижной попусферы, а выходные - на ее сферической части. 10

На фнг. 1 показан предлагаемый спектрометр в разрезе; на фиг. 2 — то же, вид сверху.

Спектрометр состоит из подвижной полусферы 1, оканчивающейся цилиндрической 15 частью 2, неподвижной полусферы 3, оканчивающейся цилиндрической частью 4. На неподвижной полусфере вылопнень1 два входных отверстия 5, на одном из них крепится входная оптическая система 6.

Подвижная попусфера закреппена на ось двигателя 7. За выходным отверстием 8 неподвижной попусферы установлен диск 9 со светофильтрами 10. Вращение диска осуществляется двигатепем 11. За диском 25 напротив светофильтров установлен приемник излучения 12. На подвижной полусфере выпопнены прорези 13.

Спектрометр работает следующим образом.

При измерении падающего (эталонного) излучения двигателя, например, шаговые 7 и ll за счет синхроимпульса от синхрогенератора (фиг. 1 и 2 не показан) устанавливаю я таким бра:-м, что вход 35 ное отверстие 5 со стороны входной опт ъческой системы 6 перекрыта ципиндрической частью 3, а верхнее входное отверстие 5 открыто. Напротив выходного отверстия 8 устанавливается заданный светофипьтр 10, установленный на диске 9. Падающий (эталонный) поток излучения попадает во входное отверстие 5 (верхнее) инжгрирукацей сферы, состоящей иэ подвижной 1 и неподвижной 3 полусфер, после отражения от внутренней поверхности, покрытой диффуэионно-рассеивающим составом, попадает через выходное отверстие 8, светофильтр 10 на приемник излучения 12, например фотоэлектронный умножитель, с выхода приемника излучения 12 электрический сигнал обрабатывается любым изве,стным способом и в заданной форме поступает на регистратор (не показано).

Измереиие отраженного от исследуемо- 55 го объекта излучения. Двигатель 7 поворачивает подвижную полусферу таким об разом, что одна из прорезей 13 цилинд347 4 рической части 2 оказывается напротив входного (нижнего) отверстия 5, а верхнее входное отверстие 5 в ето время перекрыто. Светофильтр 10 при етом остается тот же, что и при измерении падающего (эталонного) излучения, т.е, двигатель 11 остался неподвижным.

Отраженное or исследуемого объекта излучение через входную оптическую систему 6 попадает а иитегрирукипую сферу; состоящую иэ подвижной 1 и неподвижной 3 полусфер, интегрируется и через выходное отверстие 8 и светофильтр 3,0 поступает на приемник излучения 12. Даwe сигнал обрабатывается любым известrrr w способом.

Двигатель 11 делает следующий шаг", поворачивая диск 9 так, чтобы следующий светофильтр 10 зафиксировался напротив выходного отверстия 8, а двигатель 7 по ворачивает подвижную полусферу таким образом, чтобы одна из прорезей 13 установилась напротив входного отверстия

5 (верхнего а входное отверстие.5 (нижнее) при этом перекрыто. После этого осуществляется следующий цикл измерений.

В тех спучаях, когда необходимо значительно увеличить быстродействие спектрометра, например, при проведении измерений с летательных аппаратов, необходимо выполнить несколько выходных отверстий и напротив каждого отверстия устанавливается приемник излучения с заданным (при необходимости) светофильтром, например, интерференционным. В этом случае получается заданное количество параплельных каналов. Обработка электрических сигналов с выхода каждого приемника излучения и регистрации результатов измерений осуществляется любым известным спас об ом.

В предпагаемом спектрометре в качестве эталона .испопьзована интегрирующая среда, составпенная иэ полусфер 1 и 3, что делает ненужным применение зеркаль. ных orражателей излучения, так как падающий и отраженный потоки излучения по очередио через входные отверстия 5 пода дают в интегрирующую среду, а затем через выходные отверстия-на приемник излучения. Это позволяет избежать погрешностей, связанных с характеристиками отражения этих отражатепей, и уменьшить енергети ческие потери.

Формул а изобретения

1., Спектрометр, содержащий оптическую систему, диск со светофильтрами и

5 739347 приемник излучения, о т л.и ч,а ю щ и й, 2. Спектрометр по п. l, о т л и ч а— с ятем, что, с целью повышения точности ю шийся тем, что в неподвижной по и уменьшения габаритов, оптическая си» лусфере выполнено, по крайней мере, два стема выполнена в виде двух соосно рас- выходных отверстия, за котбрыми устаположенных полусфер, оканчивающихся пи- S новлены светофильтры и приемники излулиндрическими частями, расположенными чения. одна в другой, причем одна полусфера не- Источники информации, подвижна, .а другая, установлена с возмож- прииятые во внимание при экспертизе постыл поворота относительно их общей 1. Авторское свидетельство СССР оси, при етом на цилиндрической части 10 N 147810 G 01 Х 3/34, опублик. 1962. подвижной полусферы выполнены прорези, 2. Лимер P. В., Майерс В. Л. Силь два входных отверстия выполнена на ци- ва Л. Е. СЬектрорадиометр для применения линдрической части неподвижной полусфе- в палевых условиях, Приборы для научных ры, а входные — на ее сферической части.. исследований, N 5, с. 181-185, 1973.

Составитель А. Качанов.

Редактор H. Гохфельд . Техред Н. Бабурка Корректор Н. Стец

Заказ 2911/35 Тираж 713 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная; 4