SU1511603A1

SU1511603A1 - Field spectrometer

Info

Publication number: SU1511603A1
Application number: SU874228183A
Authority: SU
Inventors: Аркадий Павлович Кульчицкий; Лев Ефимович Обринский
Original assignee: Симферопольский Филиал Научно-Производственного Объединения "Агроприбор"
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1987-02-13
Publication date: 1989-09-30

Abstract

Изобретение относитс к области оптического спектрального приборостроени . Целью изобретени вл етс повышение точности измерений и упрощение конструкции. Измерительный и эталонный каналы через коммутатор, диск 5 со светофильтрами 6 и модул тор 4 поочередно оптически св зываютс с приемником. С датчика 9 опорных сигналов поступает информаци о текущем положении диска 5 и модул тора 4. В датчике 9 имеетс излучатель 24, который через кодовые отверсти 28 в диске 5 и кодовые отверсти 23 в модул торе 4 оптически св зан с первым фотоприемником. Размеры кодовых отверстий 28 в диске 5 больше размеров кодовых отверстий 23 в модул торе 4. Дл выработки начального сигнала на диске 5 укреплено отклон ющее зеркало 29, с помощью которого излучатель 24 оптически св зан с вторым фотоприемником 26. Привод модул тора 4 кинематически св зан с диском 5 со светофильтрами. Использование объединенного датчика позвол ет создать компактную конструкцию, не "затен ющую" объект исследовани , что позвол ет довести погрешность измерений до 2%. 3 ил.The invention relates to the field of optical spectral instrumentation. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy and simplify the design. The measuring and reference channels through the switch, the disk 5 with the light filters 6 and the modulator 4 are alternately optically coupled to the receiver. The reference signal sensor 9 receives information about the current position of the disk 5 and the modulator 4. Sensor 9 has an emitter 24 which is optically coupled to the first photodetector through the code holes 28 in the disk 5 and the code holes 23 in the modulator 4. The dimensions of the code holes 28 in the disk 5 are larger than the sizes of the code holes 23 in the modulator 4. A deflecting mirror 29 is fixed to produce the initial signal on the disk 5, with which the radiator 24 is optically coupled to the second photodetector 26. The modulator drive 4 is kinematically connected with a disk 5 with light filters. Using the combined sensor allows you to create a compact design that does not "obscure" the object of study, which allows you to bring the measurement error to 2%. 3 il.

Description

(Л(L

2121

СПSP

О)ABOUT)

оabout

0000

фиг.22

о текущем положении диска 5 и модул тора 4. В датчике 9 имеетс излучатель 2Д, который через кодовые отверсти 28 в диске 5 и кодовые отверсти 23 в модул торе А оптически св зан с первым фотоприемником. Размеры кодовых отверстий 28 в диске 5 больше размеров кодовых отверстий 23 в модул торе 4. Дл выработки начального сигнала на диске 5 укреплено отклон Изобретение относитс к оптическому спектральному приборостроению.About the current position of the disk 5 and the modulator 4. In the sensor 9 there is a 2D emitter, which is optically connected to the first photodetector via the code holes 28 in the disk 5 and code holes 23 in the A modulator. The dimensions of the code holes 28 in the disk 5 are larger than the sizes of the code holes 23 in the modulator 4. The deflection is fixed for generating an initial signal on the disk 5 The invention relates to optical spectral instrumentation.

Цель изобретени - повышение точности измерений и упрощение конструкции полевого спектрометра.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and simplify the design of the field spectrometer.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого полевого спектрометра; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.1.Figure 1 shows the scheme of the proposed field spectrometer; figure 2 - section aa in figure 1; in fig. 3 shows a section BB in FIG.

Полевой спектрометр содержит корпус 1, измерительный канал 2, коммутатор 3, модул тор 4, диск 5 со светофильтрами 6, канал 7 эталонного образца, приемник 8 излучени , датчик 9 опорных сигналов и измерительный блок.10.The field spectrometer includes a housing 1, a measuring channel 2, a switch 3, a modulator 4, a disk 5 with light filters 6, a channel 7 of a reference sample, a radiation receiver 8, a sensor 9 of reference signals and a measuring unit.

Измерительный канал 2 включает в себ заищтное прозрачное стекло 11, бленду 12, представл ющую собой полый усеченньй конус, внутри .которог размещен р д диафрагм 13 дл поглощени вредных боковых засветок, и диафрагму 14, определ ющую угловое поле зрени прибора.Measuring channel 2 includes a transparent transparent glass 11, hood 12, which is a hollow truncated cone, inside which is placed a row of diaphragms 13 for absorbing harmful lateral highlights, and a diaphragm 14 defining the angular field of view of the device.

Коммутатор 3 представл ет собой зерк.ало 15 в виде половины цилиндра на диаметральном срезе которого расположено отражающее непрозрачное (зеркальное) покрытие, а цилиндрическа поверхность 16 зачернена. Зеркало установлено на валу 17.Switch 3 is a mirror 15 in the form of a half cylinder on the diametrical section of which a reflective opaque (mirror) coating is located, and the cylindrical surface 16 is blackened. The mirror is mounted on the shaft 17.

Канал 7 эталонного образца включает в себ молочное стекло 18, бледу 19 и диафрагму 20, идентичные бленде 12 и диафрагме 14. Оси бленд расположены на одной .вертикальной линии.Channel 7 of the reference sample includes milk glass 18, pale 19 and diaphragm 20, identical to blend 12 and diaphragm 14. The blend axes are located on the same vertical line.

Модул тор 4 представл ет собой тонкий металлический диск, приводимый во вращение от привода 21. На- модул торе 4 выполнен р д отверстий 22, служащих дл модул ции световог потока, и р д кодовых отверстий 23,The modulator 4 is a thin metal disk driven by the drive 21. The modulator 4 has a series of holes 22 serving to modulate the light flux and a number of code holes 23,

ющее зеркало 29, с помощью которого излучатель 24 оптически св зан с вторым фо гоприемником 26. Привод модул тора 4 кинематически св зан с диском 5 со светофильтрами. Использование объединенного датчика позвол ет создать компактную конструкцию, не затен ющую объект исследовани , что позвол ет довести погрещность измерений до 2%. 3 ил.Mirror 29, with which the emitter 24 is optically coupled to the second signal receiver 26. The drive of the modulator 4 is kinematically connected to the disk 5 with optical filters. The use of the combined sensor allows creating a compact design that does not obscure the object of study, which makes it possible to bring the measurement error to 2%. 3 il.

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

угловое положение и число которых соответствует основным отверсти м 22. ithe angular position and the number of which corresponds to the main holes 22. i

Датчик 9 опорных сигналов включа- ет в себ излучатель 24, фотоприемник 25, наход щийс соосно с излучателем 24, и фотоприемник 26, расположенный под углом к лучу излучател .The sensor 9 of the reference signals includes an emitter 24, a photodetector 25 located coaxially with the emitter 24, and a photodetector 26 located at an angle to the emitter beam.

На диске 5 со светофильтрами 6 расположен р д кодовых отверстий 27, угловое положение и число которых соответствует светофильтрам, а также закреплено отклон ющее зеркало 29, угловое положение которого соответствует началу цикла измерений.On disk 5 with light filters 6 there is a row of code holes 27, the angular position and the number of which corresponds to the light filters, and a deflecting mirror 29 is fixed, the angular position of which corresponds to the beginning of the measurement cycle.

Кодовые отверсти 23 на модул торе 4, кодовые отверсти 27 и зеркйло 28 на диске 5 при вращении модул тора и диска в определенные моменты времени располагаютс на оси луча излучател 24 датчика 9 опорных сигналов,The code holes 23 on the modulator 4, the code holes 27 and the mirror 28 on the disk 5 during rotation of the modulator and the disk at certain points in time are located on the axis of the beam of the emitter 24 of the sensor 9 of reference signals

В корпусе 1 установлен привод 29 коммутатора 3. .In case 1 installed the actuator 29 of the switch 3..

Полевой спектрометр работает следующим образом. ,Field spectrometer works as follows. ,

Исследуемый объект (подстилающа поверхность) в полевых услови х освещен естественным светом (солнце и рассе нный свет неба). Отражакиций- с от. объекта световой поток в пределах заданного пространственного угла через измерительный канал 2 проходит на коммутатор 3, обращенг ньй к ней своей зеркальной поверхностью . Отража сь от зеркала 15, световой поток направл етс через узкополосный интерференционный светофильтр 6 и отверстие 22 в модул торе 4 на приемник 8 излучени .The object under study (the underlying surface) under field conditions is illuminated by natural light (the sun and the scattered light of the sky). Reflections-from from. the object of the light flux within a given spatial angle through the measuring channel 2 passes to the switch 3, turning to it with its mirror surface. Reflecting from the mirror 15, the light flux is directed through the narrowband interference filter 6 and the aperture 22 in the modulator 4 to the radiation receiver 8.

При этом в результате вращени модул тора 4 световой поток модулируетс с заданной частотой.Here, as a result of the rotation of the modulator 4, the light flux is modulated with a predetermined frequency.

5151

Световой поток от верхней полусферы неба освещает молочное стекло 18 канала 7 эталонного образца и в пределах того же пространственного угла через верхнюю бленду 19 и диафрагму 20 также попадает на коммутатор 3.Luminous flux from the upper hemisphere of the sky illuminates the milk glass 18 of the channel 7 of the reference sample and within the same spatial angle through the upper hood 19 and the diaphragm 20 also enters the switch 3.

Во врем измерени отраженного потока падающий поток перекрываетс зачерненной поверхностью 16 коммутатора 3. После поворота коммутатора этот поток направл етс зеркалом 15 через светофильтры 6 и модул тор 4 на приемник 8 излучател . В это врем зачерненна поверхность 16 коммутатора 3 перекрывает отраженный от объекта поток.During the measurement of the reflected flow, the incident flow overlaps with the blackened surface 16 of the switch 3. After the switch rotates, this flow is directed by the mirror 15 through the light filters 6 and the modulator 4 to the receiver 8 of the radiator. At this time, the blackened surface 16 of the switch 3 blocks the flow reflected from the object.

Измерени светового потока от объекта и эталонного образца производ т попеременно.Measurements of the light flux from the object and the reference sample are made alternately.

Измерение светового потока на каждом светофильтре 6 производ т в тот момент, когда его величина достигает амплитудного значени . Этот момен определ ет опорный сигнал в необходимом положении светофильтра 6 и модул тора 4. Начало цикла измерений определ ет второй опорный сигнал, поступающий после каждого полного оборота диска 5 со светофильтрами 6.Measurement of the luminous flux at each filter 6 is performed at the moment when its value reaches an amplitude value. This moment determines the reference signal at the desired position of the light filter 6 and the modulator 4. The beginning of the measurement cycle determines the second reference signal that arrives after each complete rotation of the disk 5 with the light filters 6.

Датчик 9 генерирует опорный сигнал о правильном положении светофильтра 6 и отверсит 22 в модул торе 4 в тот момент, когда с лучом излучател 24 совпадают кодовые отверсти 23 в модул торе 4 и кодовые отверсти 27 в диске 5, пропуска луч на соосный фотоприемник 25.The sensor 9 generates a reference signal about the correct position of the light filter 6 and opens 22 in the modulator 4 at the moment when the code holes 23 in the modulator 4 and the code holes 27 in the disk 5 coincide with the beam of the emitter 24, passing the beam to the coaxial photodetector 25.

Сигнал о начале цикла измерений генерируетс в момент прохода через луч излучател 24 зеркала 28, закрепленного на диске 5 и направл ющего луч на фотоприемник 25.A signal on the beginning of the measurement cycle is generated at the time of passage through the beam of the radiator 24 of the mirror 28 fixed on the disk 5 and directing the beam to the photodetector 25.

Опорные сигналы используютс в системе автоматики измерительного блока 10.The reference signals are used in the automation system of the measuring unit 10.

Полевой спектрометр снабжен не отдельными датчиками опорных сигналов о положении модул тора и диска с фильтрами,, а одним объединенным дат16036The field spectrometer is not equipped with separate sensors of reference signals about the position of the modulator and the filter disk, but with one combined date16036

чиком, который конструктивно особенно компактно решаетс в том случае, когда модул тор и диск с фильтрами соосны. Диск с фильтрами, враща сь относительно медленно,,имеет кодовые отверсти относительно большого размера.A chip that is structurally especially compact is solved when the modulator and filter disk are coaxial. The filter disk, rotating relatively slowly, has code holes of relatively large size.

Указанное выполнение датчика опор1Q ных сигналов и размещение модул тора и диска с фильтрами уменьшает габариты прибора и повышает достоверность получаемых результатов, при этом погрешность измерений не превыJ5 шает 2%.This design of the sensor for support1Q signals and the placement of the modulator and filter disc reduces the size of the instrument and increases the reliability of the results, while the measurement error does not exceed 2%.

Claims

Invention Formula

Field spectrometer containing

20 measuring and reference channels, alternately optically coupled to one of the light filters mounted on a disk rotatably mounted, disk modulator, kinematically connected

with a drive and a light receiver, as well as a detection system, connected to the light receiver, characterized by

0 in order to improve measurement accuracy and simplify the design, the spectrometer additionally contains a sensor of reference signals, made in the form of a radiator and the first and second photo sensors 1KIK, a disk with light filters and a "disk modulator equipped with code holes, on the disk with light filters reinforced deflecting mirror

The reference signal is optically coupled to the first photodetector via code holes in the disk with light filters and disk modulator, and with the second photo receiver through a declining mirror, and the sizes of code holes in the disk with light filters are larger than the code holes in the disk module the bore disk modulator drive is nematically connected to the disk with the W /.

with sterilizers

five

editor L.Re in

Compiled by S.Ivanov Tehred L. Serdyukova

Order 8424

Circulation 466

VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5

Fav.d

Proofreader V.Girn to

Subscription