АНАЛИЗАТОР СПЕКТРАЛЬНОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПОТОКА ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к области спектрального приборостроения и предназначена для использования прежде всего для контроля спектральных параметров источников излучения, применяемых для облучения растений.
Известен малогабаритный анализатор оптических спектров (п.м. РФ №25220 G01J 3/443). Малогабаритный анализатор оптических спектров, содержащий полихроматор со сменными дифракционными решетками и систему регистрации спектров с программным обеспечением. Он дополнительно снабжен встроенным стандартным ртутным калибровочным источником света; в полихроматоре использована вертикальная симметричная Z-образная схема Эберта, а система регистрации спектров выполнена на базе многоканальной ПЗС-линейки.
Недостатками данного прибора являются его ограниченная функциональность, отсутствие возможности выводить на индикацию величину, характеризующую спектральную энергоемкость, он требует наличие компьютера для анализа спектра, что приводит к усложнению работы с устройством.
Известно устройство для исследования оптических параметров объекта излучения (пат. РФ №2270983 G01J 3/30). Устройство для исследования оптических параметров объекта излучения, содержащее исследуемый и эталонный источники излучения и монохроматор с приставленным к нему фотоприемником. Устройство содержит сверхскоростной фоторегистратор, симметрично расположенный относительно обоих источников излучения, при этом эталонный источник выполнен с регулируемой мощностью излучения и с известным распределением по спектру излучения, и в устройстве предусмотрены полупрозрачное зеркало для возможности одновременного направления светового потока от эталонного источника на фоторегистратор и монохроматор, и линза для прохождения светового потока от исследуемого источника по тому же пути.
Недостатками данного устройства являются также невозможность непосредственного определения энергоемкости без применения компьютера.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является спектроколориметр, разработанный ООО «НТП «ТКА» марки «ТКА-ВД» [В.Кузьмин, В.Антонов, О.Круглов. Приборы для измерения оптических параметров и характеристик светодиодов // Полупроводниковая светотехника. 2010. №3], содержащий полихроматор с дифракционной решеткой, систему регистрации спектра в виде фотодиодной линейки с программным обеспечением. Прибор предназначен для определения спектрального состава источника оптического излучения с последующим вычислением цветовых координат в компьютере.
Недостатки устройства следующие: непосредственно в приборе измеряется энергия потока оптического излучения, попадаемого с полихроматора на фотодиодные ячейки; регистр сдвига позволяет последовательно передать эти значения в порт компьютера, в дальнейшем задача обработки спектральной информации возложена на компьютер; наличие кабельной связи с компьютером снижает автономность прибора и надежность, затрудняет эксплуатацию в произвольных производственных условиях; штатное программное обеспечение компьютера для математической обработки результата не предусматривает вычисление спектральной энергоемкости потока оптического излучения
Задачей заявляемой полезной модели является создание компактного прибора без кабельной связи с компьютером, в котором происходит получение и обработка информации с выдачей конечного результата - спектральной энергоемкости потока оптического излучения.
Поставленная задача решается за счет того, что анализатор спектральной энергоемкости потока оптического излучения, содержащий полихроматор с дифракционной решеткой, систему регистрации спектра в виде фотодиодной линейки с программным обеспечением, каждый выход фотодиодной линейки электрически соединен через последовательно соединенные между собой сумматор энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов, первый блок деления, второй блок деления и блок определения максимального значения спектральной энергоемкости потока оптического излучения, выход которого подключен к блоку индикации, при этом выходы сумматоров энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов соединены с входами сумматора энергии потока диапазона оптического излучения, выход которого подсоединен к входам первых блоков деления, выходы блоков задания нормированных параметров энергии спектральных поддиапазонов соединены с входами вторых блоков деления.
Новые существенные признаки:
1. Каждый выход фотодиодной линейки электрически соединен через последовательно соединенные между собой сумматор энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов, первый блок деления, второй блок деления и блок определения максимального значения спектральной энергоемкости потока оптического излучения, выход которого подключен к блоку индикации;
2. Выходы сумматоров энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов соединены с входами сумматора энергии потока диапазона оптического излучения, выход которого подсоединен к входам первых блоков деления;
3. Выходы блоков задания нормированных параметров энергии спектральных поддиапазонов соединены с входами вторых блоков деления.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется спрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат:
i
1. Каждый выход фотодиодной линейки электрически соединен через последовательно соединенные между собой сумматор энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов, первый блок деления, второй блок деления и блок определения максимального значения спектральной энергоемкости потока оптического излучения, выход которого подключен к блоку индикации - служит для формирования сигнала, пропорционального интенсивности потока на отдельных длинах волн Eопределения энергии потока оптического излучения в отдельных поддиапазонах; определения зональных облученностей в поддиапазонах в относительных величинах; определения отношения нормированных и измеренных относительных зональных облученностей; определения спектральной энергоемкости; индикации;
2. Выходы сумматоров энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов соединены с входами сумматора энергии потока диапазона оптического излучения, выход которого подсоединен к входам первых блоков деления - служит для определения энергии всего диапазона оптического излучения;
3. Выходы блоков задания нормированных параметров энергии спектральных поддиапазонов соединены с входами вторых блоков деления -служит для задания нормированных для облучаемых культур соотношений облученностей (в относительных единицах) в спектральных поддиапазонах и в соответствии с принятыми нормами для отдельных культур.
На фиг.1 схематично изображена блок-схема анализатора спектральной энергоемкости потока оптического излучения.
Анализатор спектральной энергоемкости потока оптического излучения, содержащий полихроматор с дифракционной решеткой 1, систему регистрации спектра в виде фотодиодной линейки с программным обеспечением 2, первый выход фотодиодной линейки электрически соединен через последовательно соединенные между собой сумматор энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов 3, первый блок деления 4, второй блок деления 5 и блок определения максимального значения спектральной энергоемкости потока оптического излучения 6, выход которого подключен к блоку индикации 7, второй выход фотодиодной линейки электрически соединен через последовательно соединенные между собой сумматор энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов 8, первый блок деления 9, второй блок деления 10 и блок определения максимального значения спектральной энергоемкости потока оптического излучения 6, третий выход фотодиодной линейки электрически соединен через последовательно соединенные между собой сумматор энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов 11, первый блок деления 12, второй блок деления 13 и блок определения максимального значения спектральной энергоемкости потока оптического излучения 6. При этом выход сумматора энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов 3 соединен с первым входом сумматора энергии потока диапазона оптического излучения 14, выход сумматора энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов 8 соединен со вторым входом сумматора энергии потока диапазона оптического излучения 14, выход сумматора энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов 11 соединен с третьим входом сумматора энергии потока диапазона оптического излучения 14, выход которого подсоединен к входу первого блока деления 4, к входу первого блока деления 9, к входу первого блока деления 12. Выход блока задания нормированных параметров энергии спектральных поддиапазонов 15, соединен с входом второго блока деления 5, выход блока задания нормированных параметров энергии спектральных поддиапазонов 16, соединен с входом второго блока деления 10, выход блока задания нормированных параметров энергии спектральных поддиапазонов 17, соединен с входом второго блока деления 13.
i
Устройство работает следующим образом. Исследуемый поток оптического излучения диапазона 400…700 нм подается в полихроматор 1, где разлагается в спектр. Система регистрации спектра в виде фотодиодной линейки с программным обеспечением 2 осуществляет формирование сигнала, пропорционального интенсивности потока на отдельных длинах волн Е. Сумматоры 3,8,11 определяют энергию потока оптического излучения в отдельных поддиапазонах. Сумматор 14 определяет энергию всего диапазона оптического излучения.
син
зел
кр
2
В случае трех спектральных поддиапазонов определяют зональные облученности в поддиапазонах синий k (400…500 нм), зеленый k(500…600нм) и красный k (600…700 нм) в абсолютных (мВт/м) величинах
ОИ
2
Определяют облученность всего диапазона оптического излучения Е,мВт/м
ОИ
син
зел
кр
Е=Е+Е+Е.
Первые блоки деления 4, 9, 12 определяют зональные облученности в поддиапазонах в относительных величинах
В блоках 15,16,17 задают нормированные для облучаемых культур соотношения облученностей (в относительных единицах) в трех спектральных поддиапазонах  и в соответствии с принятыми нормами для отдельных культур
Вторые блоки деления 5, 10, 13 определяют отношения нормированных и измеренных относительных зональных облученностей.
λ
В блоке определения максимального значения 6 определяют спектральную энергоемкость ε, отн.ед., которая отображается в блоке индикации 7.