ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория интерферометрии из "Применение ЭВМ в химических и биохимических исследованиях" Фазовый угол 0V в выражении (IV-3) определяется асимметрией оптической части прибора, ошибками при регистрации интерферограммы, дисперсией светоделителя или ограниченной постоянной времени приемного устройства. [c.94] Отметим, что если фазовой ошибки нет, то /j(v)=0, а 7h(v) идентично /(v). [c.94] Если интерферограмма не симметрична, то для ее обработки обычно используется комплексное преобразование. В этом случае арктангенс отношения мнимой части спектра у) (синусная часть преобразования) к действительной части Ir ) (косинусная часть преобразования) является фазовым углом, т. е. [c.94] Обычно такая операция осуществляется посредством исследования небольшого участка интерферограммы вблизи- нулевой точки и определения из этой интерферограммы согласно уравнению (1У-10). [c.95] При таком методе лишь одно крыло интерферограммы необходимо регистрировать до максимальной оптической разности хода на другом (противоположном относительно нулевой разности хода) достаточно измерить лишь несколько точек. [c.95] Существует и другой метод, используемый иногда в инфракрасной ФС, при котором регистрируемые по обе стороны от центра крылья интерферограммы должны быть одинаковыми. [c.95] Быстро сканирующие интерферометры. Ранее отмечалось, что существуют две разновидности интерферометров (соответственно для быстрого и медленного перемещения подвижного зеркала и соответствующего сканирования интерферограмм), и указывалось, что будут рассмотрены лишь более полезные быстро сканирующие устройства. Перечислим основные различия этих разновидностей. [c.95] Поскольку звуковая частота сигнала /г мала по сравнению с частотой модуляции обтюратора, интерферометры с шаговым сканированием (в этих устройствах во время измерения подвижное зеркало удерживается в стационарном положении, а затем по окончании регистрации сигнала быстро переводится в следующее положение) дают ту же информацию, что и интерферометры с медленным непрерывным сканированием, но обладают тем преимуществом, что положение подвижного зеркала может регулироваться перед интегрированием и цифровой регистрацией сигнала. Таким образом, в интерферометрах с шаговым сканированием может быть получено более высокое разрешение, чем в медленно сканирующих интерферометрах, поскольку в этом случае легче выполнить требования к качеству механического привода подвижного зеркала, обсуждаемые в следующем разделе. [c.96] Для увеличения отношения Сигнал/Шум в интерферограмме, измеряемой с помощью медленно сканирующего интерферометра, уменьшают скорость сканирования и увеличивают постоянную времени усилителя. В случае интерферометра с шаговым сканированием такого же результата добиваются посредством более длительной остановки зеркала в каждом отдельном положении и увеличения продолжительности соответствующего времени интегрирования. В том и другом случае при необходимости пользуются усреднением не интерферограмм, а спектров. [c.96] Интерферометр с быстро сканирующим устройством работает как модулятор собственного сигнала [6] каждая ИК-частота модулируется отдельной звуковой частотой, в результате чего потребность в механическом обтюраторе отпадает. Поскольку наличие достаточно точного механического привода позволяет измерять спектры с высоким разрешением, а инструментальные условия выдерживаются достаточно постоянными (благодаря чему величина сигнала в каждой точке интерферограммы после многих сканирований не изменяется), то усреднению в этом приборе подвергается интерферограмма. Последнее сокращает продолжительность вычисления, так как для получения окончательного спектра требуется лишь одно преобразование. [c.96] Еще одно преимущество быстро сканирующего устройства состоит в том, что световой поток в нем падает на фотоприемник в течение всего измерения, в то время как в медленно сканирующем интерферометре при модулировании излучения с помощью обтюратора — в течение лишь половины этого времени. [c.96] В заключение отметим, что рабочие звуковые частоты, используемые в быстро сканирующем устройстве, являются высокими, иными словами, влияние низкочастотного шума на вычисленный спектр становится минимальным. [c.97] Конечное разрешение. Во всех приведенных ранее формулах Фурье-преобразований предполагалось, что интерферограмма является бесконечно протяженной. В таком идеальном случае достигнутое разрешение может быть сколь угодно большим, но в действительности этого не бывает, поскольку существует ряд факторов, ограничивающих разрешение вычисленных спектров. [c.97] Первым и наиболее важным из этих факторов является величина максимального перемещения подвижного зеркала. Роль такого перемещения может быть понята на примере рассмотрения спектра, состоящего из двух близко расположенных спектральных линий VI и 2- Соответствующая интерферограмма представляет собой сумму двух волн косинусоид, генерируемых этими линиями, и чем ближе расположены частоты линий, тем большей должна быть оптическая разность хода, необходимая для появления различий в фазах волн и возникновения биений в интерферограмме. На этом основан метод Майкельсона, использовавшийся в его первых работах. [c.97] Влияние щ (б) на форму линии показано на рис. IV.2, б на нем можно видеть, что хотя боковые максимумы существенно умень-щены, полуширина линии возрастает. [c.99] Дискретное представление интерферограмм. Когда динамический диапазон интерферограммы мал, можно выполнять аналоговое преобразование небольших интерферограмм с помощью анализатора спектра звуковых частот. Однако, учитывая многочисленные ограничения, связанные с таким методом, рассмотрим лишь дискретное представление интерферограмм, уделяя при этом особое внимание цифровому Фурье-преобразованию. [c.99] На рис. 1У-3 в схематической форме изображен спектр. Здесь 2Р — частота дискретной регистрации / — максимальная частота, определяемая критерием Найквиста L и М — две внешние более высокие частоты, не отфильтрованные перед измерением Ь и М —положения этих частот после переналожения, т. е. после дискретной регистрации. На этом же рисунке изображена синусоида частоты 2Р, измеряемая с частотой 2Р. Отметим, что все выбранные значения равны по величине, поэтому сигнал частоты 2F будет совпадать с постоянным сигналом (сигналом нулевой частоты). Более детально этот эффект иллюстрируется в работе [7]. [c.100] Все эти рассуждения наглядно демонстрируются на рис. IV-3 здесь fm a F И fmax 2F. Спектральную составляющую действительной частоты fi надлежит в этом случае вычислять на частоте 2F—fi), меньшей, чем F, и находящейся поэтому вне интересующей нас области. Таким образом, при регистрации интерферограммы необходимо измерять меньшее число значений, чем то, которое задается обычной формулой 2vmaxMv. [c.101] Вернуться к основной статье