Двухгармоничный анализатор

 

Изобретение предназначено, в частности, для анализа гармоник вынужденных колебаний, как правило, располагающихся в инфранизкочастотном диапазоне. Двухгармоничный анализатор (ДГА) содержит задатчик 1 вынужденных колебаний, преобразователь 2 нагрузок, тензоусилитель 3, аттенюатор 4, сумматор 5, источник 6 переменного напряжения, интеграторы 7-10, регистрирующее устройст

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А!1 4 G 01 R 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4184785/24-2! (22) 22.01 .87 (46) 30.07.88, Бюл. У 28 (71) Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (72) А.Б.Лукашенок, Ю.Г.Логачев и М.В.Ушаков

I (53) 621. 3! 7 . 757 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 599230, кл. G 01 R 23/16, 978.

„„SU„„141354 А1 (54) ДВУХГАРМОНИЧНЫЙ АНАЛИЗАТОР (57) Изобретение предназначено, в частности, для анализа гармоник вынужденных колебаний, как правило, располагающихся в инфранизкочастотном диапазоне. Двухгармоничный анализатор (ДГА) содержит задатчик 1 вынужденных колебаний, преобразователь 2 нагрузок, тензоусилитель 3, аттенюатор 4, сумматор 5, источник

6 переменного напряжения, интеграторы 7-10, регистрирующее устройст1413546 во ll, механический модулятор 12 в виде цилиндрического эксцентрика, осветители 13 14, оптический конденсатор 15, отдельный синусный мост

1 6, две пары синусно-косинусяых перемножающих мостов 17,18 и 19,20 соИзобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для анализа первой и второй гармоник выиужденньпс колебаний, как правило, располагающихся в инфраниэкочастотяом диапазоне, различных механических объектов преимущественно при экспериментальных исследованиях яестационарных характеристик (коэффи-:!О циентов вращательных производных) е моделей летательных аппаратов в аэродинамической трубе методом гармонического анализа.

Цель изобретения - повышение точности анализа.

На фиг.1 представлена структурная схема анализатора, на фиг.2 - то же, общий вид; на фиг.З вЂ” то же, вид сбоку; на фиг.4 — разрез А-А на фиг.3.

Двухгармоничяый анализатор содержит эадатчик 1 вынужденных колебаний, преобразователь 2 нагрузок, тензоусилитель 3., аттенюатор 4, сумматор

25 .5, источник 6 переменного напряжения, интеграторы 7 — 10, регистрирующее устройство 11, механический модулятор 1 2 в виде цилиндрического эксцентрика, первый 13 и второй 14 осве-30 тители, оптический коиденсор 15, отдельный синусный мост 16, две пары перемножающих мостов 17,18 и 19,20, электрический модулятор (смеситель)

21, две пары коллекторных колец 22, 35

23 и 24,25, две пары неподвижных токоподводов 26, 27 и 28, 29. Механический модулятор 12 жестко сочленен с задатчиком 1 с возможностью вращения относительно одной из обра- 40 зующих цилиндрического эксцентрика.

Преобразователь 2 размещается на испытуемом механическом объекте и выполнен, например, в виде тензорезисответственно, электрический модуля" тор 21, две пары коллекторных колец

22, 23 и 24, 25 соответственно, две пары неподвижных токоподводов 26, 27 и 28,29 соответственно ДГА имеет высокую точность анализа. 4 ил. торного полумоста, соединенного с входом тенэоусилителя 3. Мосты 1620 выполнены одинаковыми и каждый из них имеет два фоторезистора, дифференциально включенные в активные плечи, и два постоянных резистора в пассивных плечах, причем подобные элементы имеют идентичные параметры. Вход моста 16 подключен к источнику 6 переменного напряже- ния, а его выход соединен с электрическим модулятором 21 Входы мостов

17-20 вместе с входом аттенюатора 4 подключены параллельно выходу тензоусилителя 3, а выходы данных мостов через соответствующие интеграторы 7-10 соединены с регистрирующим устройством 11, причем у первой пары (17,18) и у синусного моста,19 второй пары — непосредственно, а у косинусного моста 20 второй пары " через сумматор 5, связанный первым входом с выходом этого моста и вторым входом с выходом аттенюатора 4. Фоторезисторы мостов 6,! 7 и 20 расположены в плоскос о ти, сориентированной под углом 90 к плоскости расположения фоторезисторов мостов 18 и 19, и все фотореэисторы расположены попарно встык вдоль оси вращения механического модулятора, при этом фоторезисторы мостов 16, 17 и 18 сопряжены через оптический конденсор 15 с первым осветителем

13, а фоторезисторы мостов 19 и 20 сопряжены равным образом с вторым осветителем 14. Оптический конденсор

15 выполнен Г-образным, состоящим нз двух взаимно перпендикулярных компо" нентов.

Осветители 13 и 14 выполнены в виде полых цилиндров, расположенных (укрепленных) соосно рядом заподлицо на боковой поверхности цилиндричес3546 ется излучение с постоянной освещенностью Е (t), и на один иэ входов электрического модулятора 21 совместно с напряжением U (t), снимаемым

5 с выхода моста 16, где зти напряжения смешиваются (высокочастотный сигнал большего уровня источника 6 является чесущим для инфранизкочастотного сигнала меньшего уровня моста 16), и их результирующая величи" на при подаче на электроды 30 и

32 осветителя 14 приводит к возбуждению электролюминесцентного слоя

15 31 последнего и к формированию излучения с освещенностью, промодулированной по закону сигнала U,(t), . т.е. Е (} - U,(t).

При вращении цилиндрического экс20 центрика 12, а также осветителей 13 и 14 с постоянной угловой скоростью ц площади перекрытия фотореэисторов мостов 16,17 и 20 модулируются по закону sin у t, а мостов 1 9 и 2025 по закону cos с t Учитывая, что фоторезисторы мостов 16,17 и 18 освещаются осветителем 13 с постоянной освещенностью Е,(t), световые потоки, падающие на светочувствительные плоЗ0 щадки фоторезисторов этих мостов, равные произведениям освещенности на соответствующие площади перекры тия, соответственно изменяются и вы- . зывают кратные изменения сопротивлений пар фотореэисторов мостов 16, 17 и 18.

Согласно известному свойству четырехплечего моста, заключающемуо

40 ся в осуществлении умножения входного сигнала на функцию изменения сопротивлений активньж плеч, на выходе получаем сигналы, пропорциональные: у моста 16

U,(t) =- U sinut; (1) у моста 17

U>(t) =- U(t) sinCot; (2) у моста 18 (3) U,(t) = U(t) cos яЕ.

1м! кого эксцентрика, и стенки каждого из них имеют слоистую концентрическую структуру, состоящую из чередуюI шихся к периферии металлического электрода 30 (фиг.4), электролюминесцентного слоя (например, из.порошкового фосфора) 31, прозрачного электрода (например, иэ окиси олова) 32 и прозрачного защитного слоя (например, иэ изоляционного лака)

33. Электроды 30 и 32 осветителя 13 через коллекторные кольца 22 и 23 (фиг.2 и 3), расположенные на одной торцовой стороне цилиндрического эксцентрика, и связанные с ними щеточные токопроводы 26 и 27 параллельно подключены к источнику 6 напряжения, а электроды 30 и 32 осветителя 14 соответственно через коллекторные кольца 24 и 25, расположенные на противоположной стороне эксцентрика, и щеточные токоподводы 28 и 29 параллельно подключены к выходу электрического модулятора 21 с двумя входами, первый иэ которых соединен с источником 6 напряжения, а второй— с выходом моста 16. Внешние диаметры осветителей IЗ и 14 равны длине светочувствительных площадок однотипных фотореэисторов (например., сернистокадмиевых) мостов 16-20, для формирования (фокусировки) взаимно перпендикулярных равномерных световых потоков, падающих от осветителей, служит оптический конденсор 15. Все элемен- . ты оптоэлектронного преобразователя помещены в светонепроницаемый корпус (не показан), причем связные тракты первого и второго осветителей разделены в световом отношении.

Двухгармоничный анализатор работает следующим образом.

Напряжение U(t) с выхода тензоуси" 45 лителя 3, пропорциональное воздействующей на испытуемый механический объект нагрузке, поступает на выходы (входные диагонали} мостов 17-20, а также на вход аттенюатора 4, на выходе которого получаем сигнал U(t)/2, следующий на один из входов сумматора 5. Мост 16 эапитывается от источ-. ника 6 напряжением постоянного уровня. Одновременно это напряжение питания подается на электроды 30 и 32 осветителя 13, что приводит к воз-, буждению его электролюминесцентного слоя 31 Ю результате чего формируОтсюда видно, что освещенность осветителя 14 модулируется по закону Е (t)=- sinn t и световые потоки, падающие от него на светочувствитель" ные площадки фоторезисторов мостов

19 и 20, с учетом закономерностей

5 14135 их перекрытия в результате изменения соответствующих сопротивлений предопределяют получение на выходах этих мостов сигналов, пропорциональных: у моста 19

U„(t) = -"-"- sin 2 Qt", (4)

У() 10

50 у моста 20

Us(t) Е U(t} sin ие. (5) На входы сумматора 5 поступают в противофазе сигналы с выходов аттеню атора 4 и моста 20, и на его выходе получаем сигнал, пропорциональный:

U (t) = — — — — - — cos2 u t.

U(t) (6) !

После интегрирования соответст- 20 вующими интеграторами 7-10 сигналов получаем коэффициенты ряда Фурье, т.е. синфазные и квадратурные составляющие первой и второй гармоник анализируемого сигнала.

Таким образом, двухгармоничный анализатор отличается высокой точностью работы, т.е. осуществления гармонического анализа за счет выполнения осветителей в виде электролюми- Зр несцентных источников излучения, которым присущи высокие стабильность и надежность действия, Осветители в виде цилиндров удобно располагать на боковой поверхнос- . З5 ти механического модулятора в виде цилиндрического эксцентрика, причем такой преобразователь одновременно выполняет функции механического и светового модулирования при компакт- 40 ности конструкции в целом. Введение в структурную схему анализатора элект" рического модулятора позволяет простым,путем реализовать при требуемой величине напряжения для возбуждения 45 обоих электролюминесцентных осветителей соответствующую модуляцию излучения второго из них.

Формула изобретения

Двухгармоничный анализатор, содержащий задатчик вынужденных колебаний, связанный через преобразователь нагрузок с тензоусилителем, а также аттенюатор, сумматор, источник переменного напряжения, четыре интегратора,два осветителя, оптический кондейсор,perистрирующее устройство, ме46 6 ханический модулятор в виде цилиндрического эксцентрика, жестко сочлененный с возможностью вращения с задатчиком вынужденных колебаний, две пары синусно-косинусных перемножающих мостов с фоторезисторами, подключенных входами вместе с входом аттенюатора к выходу тензоусилителя, три из которых соединены своими выходами через интеграторы с регис трирующим ус т рой с твом непосредственно, а четвертый — через сумматор 4 и четвертый интегратор, второй вход сумматора соединен с выходом аттенюатора, отдельный синусный мост с фоторезисторами подключенный входом к источнику напряжения и соединенный, своим выходом с трактом питания второго осветителя, фоторезисторы отдельного синусного моста и первой пары перемножающих мос" тов сопряжены через оптический конденсор с первым осветителем, а фоторезисторы второй пары перемножающих мостов. сопряжены равным образом с вторым осветителем, о т л и ч а ю - . шийся тем, что, с целью повыше" ния точности анализа, в него введен электрический модулятор с двумя входами, соединенными соответственно с источником. переменного напряжения и с выходом отдельного синусного моста, фоторезисторы отдельного синусного моста и синусных мостов обеих riap перемножающих мостов расположены в плбскосо ти, сориентированной под углом 90 к плоскости расположения фоторезисторов косинусных мостов обеих пар перемножающих мостов, все фотореэисторы расположены в своих плоскостях попарно встык вдоль оси вращения механи" ческого модулятора, а оптический конденсор выполнен Г-образным, состоящим из двух взаимно-перпендикулярных . компонентов, при этом первый и второй осветители выполнены в виде полых цилиндров, расположенных соосно на боковой поверхности цилиндрического эксцентрика механического модулятора, стенки осветителей выполнены в виде слоистой концентрической структуры, состоящей из чередующихся к периферии металлического электрода, электролюминесцентного слоя, прозрачного

Электрода и прозрачного защитного слоя металлический и прозрачный электроды первого осветителя через коллекторные кольца, расположенные

22

23 кЯ1

l на одной торцовой стороне цилиндрического эксцентрика, и связанные с ними неподвижные щеточные токоподводы подключены к источнику напряжения, а металлический и прозрачный электроды второго осветителя через

4!3546 8 коллекторные кольца, расположенные на другой торцовой стороне цилиндрического эксцентрика, и связанные с

5 ними неподвижные токоподводы подключены к выходу введенного электрического модулятора.

14l 3546 (1У Cl-Д

ШОС 4 с

Составитель А.Орлов

Редактор А.Orap Текред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик

Заказ 3779/48 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4