Analysis of the accuracy of the signal processing algorithm of the differential phase polarimeter

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of this work is to analyze the effect of the polarimeter signal processing algorithm on the results of measurements of the optical rotation angle of the polarization plane to improve the accuracy of measurements in differential polarimetry. Methods. The paper considers the methods of polarimetry used for the analysis of optically active substances, based on the methods of phase measurements used to calculate the optical rotation angle. The expediency of using the Fourier transform to calculate the phase difference of differential polarimeter signals is noted. To analyze the error of the algorithm, mathematical modeling of the measurement information processing for various signal parameters is applied. Results. The results of the study of the effect of the bit depth of the analog-to-digital converter, the number of samples over the period of the signal and the accumulation time on the accuracy of restoring the phase difference are presented. The influence of the ratio of signal amplitudes and the level of amplitude and phase noise caused by the imperfection of the measuring system has also been investigated. Conclusion. The obtained results make it possible to optimize the operating mode and improve the accuracy of the optical rotation angle measurements using a differential phase polarimeter based on the Fourier transform.

About the authors

Gennady Nikolaevich Vishnyakov

All-Russian Research Institute for Optical and Physical Measurements

ORCID iD: 0000-0003-0237-4738
Озерная 46

Alexander Igorevich Yurin

HSE University

ORCID iD: 0000-0002-6401-5530
SPIN-code: 2094-068
Scopus Author ID: 15756657400
ResearcherId: G-8357-2015
г. Москва, ул. Мясницкая 20

Vladimir Leonidovich Minaev

All-Russian Research Institute for Optical and Physical Measurements

Озерная 46

Alexander Andreevich Golopolosov

All-Russian Research Institute for Optical and Physical Measurements

ORCID iD: 0000-0002-1223-204X
Озерная 46

References

  1. Волкова Е. А. Поляризационные измерения. М.: Изд-во стандартов, 1974. 156 с.
  2. Хасанов Т. Измерение оптических постоянных подложек на основе отражения // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2011. Т. 8, № 3. С. 62–71.
  3. Клочкова В. Г., Панчук В. Е., Романенко В. П., Найденов И. Д. Поляриметрия и спектрополяриметрия звезд. Приборы и методы // Бюллетень Специальной астрофизической обсерватории РАН. 2005. Т. 58. С. 132–144.
  4. Дмитриев А. В., Чимитдоржиев Т. Н., Гусев М. А., Дагуров П. Н., Емельянов К. С., Захаров А. И., Кирбижекова И. И. Базовые продукты зондирования земли космическими радиолокаторами с синтезированной апертурой // Исследование Земли из космоса. 2014. № 5. С. 83–91. doi: 10.7868/S0205961414050042.
  5. ГОСТ 12517-2013. Сахар. Метод определения сахарозы. М.: Cтандартинформ, 2016. 10 с.
  6. Орлова А. В., Кононов Л. О. Поляриметрия как метод изучения структуры водных растворов углеводов: корреляция с другими методами // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2020. Т. 12, № 1. С. 95–106. doi: 10.17725/rensit.2020.12.095.
  7. Сыроешкин А. В., Оготоева Д. Д., Галкина Д. А., Джавахян М. А., Елизарова Т. Е., Успенская Е. В., Плетенева Т. В. Поляриметрия и динамическое светорассеяние в контроле качества настоек // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2022. Т. 25, № 9. С. 3–9. doi: 10.29296/25877313-2022-09-01.
  8. Руднева М. А. Ранняя диагностика и контроль динамики прогрессирования глаукомы методом сканирующей лазерной поляриметрии (GDxVCC) // Глаукома. 2006. № 4. С. 41–44.
  9. Уткин Г. И. Схемы построения прецизионных спектрополяриметров для физико-химического анализа // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 7 (19). С. 1–15. DOI: 10.18698/ 2308-6033-2013-7-941.
  10. Снопко В. Н. Поляризационные характеристики оптического излучения и методы их измерения. Минск: Наука и техника, 1992. 336 с.
  11. Вишняков Г. Н., Левин Г. Г., Ломакин А. Г. Измерение угла вращения плоскости поляризации методом дифференциальной поляриметрии с вращающимся анализатором // Оптический журнал. 2011. Т. 78, № 2. С. 53–60.
  12. Webster J. G. Electrical Measurement, Signal Processing, and Displays. Boca Raton: CRC Press, 2003. 768 p. doi: 10.1201/9780203009406.
  13. Павельева Е. А. Обработка и анализ изображений на основе использования информации о фазе // Компьютерная оптика. 2018. Т. 42, № 6. С. 1022–1034. doi: 10.18287/2412-6179- 2018-42-6-1022-1034.
  14. Goldberg K. A., Bokor J. Fourier-transform method of phase-shift determination // Applied Optics. 2001. Vol. 40, no. 17. P. 2886–2894. doi: 10.1364/AO.40.002886.
  15. Вишняков Г. Н., Левин Г. Г., Лощилов К. Е., Сухоруков К. А. Фурье-синтез профиля поверхности трехмерных объектов методом многоракурсной проекции полос // Оптика и спектроскопия. 2005. Т. 99, № 4. С. 680–684.
  16. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. 4-е изд. М.: Наука, 1968. 940 с.
  17. Oppenheim A. V., Schafer R. W., Buck J. R. Discrete-Time Signal Processing. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall, 1999. 893 p.
  18. MATLAB [Electronic resource]. Available from: https://www.mathworks.com/products/ matlab.html.
  19. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для вузов. 4-е изд. М.: Наука, 1988. 640 с.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies