Многоканальный оптико-электронный ковариатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Соцналнстнческна

Республик

$ 06 Cj 9/00 с присоединением заявки М

Государственный комитет (:овета Мииистров СССР ио делам иаобретеиий и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.1 278. Бюллетень,% 47 (45) Дата опубликования описания 281278 (53) УДК 681. 333 (0RR,8) (72) Авторы изобретения Г. Б. чхеидзе, м, B. Вайнер, Г. Д. какителашвили и И. И. Тугуши (71) Заявитель Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии им. Д.И.Менделеева (54) МНОГОКАНАЛЬНЧЙ ОПТИКΠ†ЭЛЕКТРОНЧ КОВАРИАТОР

Изобретение относится к оптическим аналоговым вычислительным средствам, предназначенным для статистической обработки случайных процессов и может найти широкое применение в устройствах оптической обработки информации.

Известно, что ковариация многомерного стационарного случайного процесса определяется ковариационной матрицей всех его текущих значений процесса.

Известно оптическое устройство для обработки множества сигналов, в котором каждый из сигналов преобразуется в модулированные световые потоки, ко орое может найти применение для получения информации о пеленге разированной антенной решетки ll) .

Это устройство не может быть использовано непосредственно для получения ковариационной матрицы множества процессов.

Известно устройство, содержащее преобразователь входных сигналоэ в све-товые потоки, колгиматор и размещенные последовательно по ходу световых лучей в каждом канале светофильтр, оптико-электронный блок умножения и фотоприемник, выход которого подключен к входу блока интегрирования (2)

Однако при анализе множества сигнагов устройство должно быть сущест- венно усложнено.

Целью изобретения является упрощение устройства при определении ковариационной матрицы множества процессов, Достигается это тем, что в многоканальный оптико-электронный коварнатор введены оптический сумматор, размещенный между оптическими выходами светофильтров и оптическим входом коллиматора, общий разветвленный световод, оптический вход которого связан с выходом коллиматора, а выходы связаны с входами оптико-электронных блоков умножения каждого канала, дополнительные разветвленные световоды и дополнительные светофильтры, установленные на выходах дополнительных разветвленных световодов перед соответствующиМи фотоприемниками, оптический вход дополнительного разветвленного световода связан в каждом канале с выходом оптико-электронного блока умножения,второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения.

Кроме того я ковариаторе оптикоэлектронный блок умножения содержит

638984 электронный модулятор света, оптический вход которого является первым вха дом блока, а выход оптически связан через снетоделитель и светофильтр с фотоприемником, выход которого соединен с первым входом усилителя, второй вход которого является вторым входом блока.

На чертеже схематически изображена предлагаемое устройство. Оно содержит входные клеммы 1, преобразонатели ?

Входных сигналов н световые потоки, светофильтры 3, оптический сумматор 4, !О коллиматор 5, общий разветвленный снетонод б, оптико-электронные блоки умножения 7, дополнительные светофильтры 8, электронный модулятор света 9, светоделитель 10, светофильтр 11 бло- (б ка 7, фотоприемник 12, усилитель ðàcсогласования 13, клеммы 14 опорного напряжения, светофильтры 15, относчщиеся к дополнительным светофильтрам

8, дополнительные разветнленные свето-.20 воды 16, фотоприемники 17 матрицы, блок интегрирования 18, выходные клем-мы 19.

Входные клеммы 1 подключены к преобразователям 2 электрических сиг.налон в световые потоки. Световые потоки, излучаемые преабразонателлми 2, проходят через первую груг?пу светофильтров 3 и падают через апти«!(эский () сумматор 4, на выходе котарогс, hopмируется единый световой пу«!О?. на каллиматор 5, выходной световой r«.oòoê которого разводится светсводом 6, и< оптика электронные блоки умножения 7, оптически связанные с втор.ми гру пами светофильтров 8. Т,е, единый световой поток„ пройдя электронный модулятор света 9, падает на (энетаделитель 10, который делит проходящий световой поток на две части". часть светового потока, отраженная пТ СНЕтодеЛитЕля 1 1, про=.îäèò ч -peç светофильтр 11 обратной связи н поступает на вход фотоприемчика 17., Выход фотоприемника 12 соединен с одним из входов усили;" åë,ÿ 13 рассогласОВания, ДругОй Вход которого соепи- (5 нен с клеммой опорного Напряжения 14, а выход усилителя 13 соединен с электрическим входом электронногo модулятора света 9. Часть светового потока, прошедшая светоделитель 10, посред- 60 стном световодон 16 разводится на светофильтры 15, относящиеся к допол!?Ите)!ьнь?м светофильтрам я. Бьг(одные световые потоки с выходов светпфильтров 15, равно как и со снетоФильтров 8,падают íà cooTâeòñзную?цие ячейки фотоприемника 17, Выходь) ячеек фотоприемников 17 соединены с соответствующими входами блока интегриРана??Ил 18 выходы которога саединеI

1:0

Кы с Выходными клеммами 19.

Работа предлагаемогэ „.строй -.Тва

Осуществляется следующим образом„

Множество центриравачных входных сигналов поступает с входных клемм на преобразователи 2 электрических сигналон н o !тические, на выходе которых излучаются прамодулированные по . интенсивности световые потоки.

Световые потоки, излучаемые преобразователями 2, проходят светофильтры 3, каждый из которых пропускает световой поток с определенной длиной

Волны, Световые потоки отфильтровываются таким образом, что с выходов светофильтров 3 излучаются световые потоки с определенной длиной волны.

Световые потоки с Выходов светофильтров 3 через оптический сумматор 4 падают на коллиматор 5, который сжимает рассредоточенные н пространстве

Входа световые потоки з единый световой поток. Далее этот единый светоВой лоток разводится по качала.:. жгутом из Об цего разветнле!!ногo сВета

Во а б, «„е; В j -ыи канал заводится с!Ветавой п-,òîê Г (w,?., т(с соблюдение?1

УCJiOBNH

))? Ц 4) = Х Г (,,1) <,, !g где Р . ((?g, $) — cDeтОВОй поток, «?РахоДНЩИ?! B

К; — постоянны :! коэффициент„ показывающий долн! единого светового пОтОКВ. V . (х, g, «. (; E)ocтупаю?цего В

- т и к а н.-.. л

Канали с:остоя. Нз последовательно распалаженкый оптико-электраннoro блока умкожения 7 и второй группы светофильтров 8, Заве енный в --Ый качал свс 1 пнс)Й FIoTOK ? 1 ) ?BEIeeT на Оп тический вход электрончого мorr;ii!A E opa

9, .") т HE«)c(o,"Te:(OTO()OI-0 ВеТОВОА по i 01 зависиT От уп:- азляю?це! 0 на)п;Ря— женил., 1IO 0:" Р,i ()?,«(,g) модуля.-пра света 9 падает ??а светпдеi1итcль 0 «Делящий этот сне тОБГ)й поток

i)3. дна потока «

Часть светонога )отака отра(еннс— го снетоделителем 10 содержит В своем составе Все мнажестВО длин ВОлн, СВеT-0ÔAëi,Tp0M 11 обратной сьязи Выделяетс?л сeeToвой потск, co;TBe«ствующий первому сомножителю членов I -ой строки конариационной матрицы, длины волны которого ранна A „ . Выделенный световой лоток IEÎcтупает 1!а фотаприемник 12, где он преобразoBEBaeTCEI в - леl(TOA«!Сс кое нe прA;eниe °

Электрическое напряженке с выхода (0 1"Оп?Риемника 1 2 пОдается на первый вход «сил)«Tåëÿ 13 рассогласования, на

В?арой Вход котарсэго подаeTcEE GIIopHoe и ) lip ëæåíèå с кле!4мы 1 4 истОчника oriop

li0!. 0 напряжения, ВыхОД усилителя 1 3 рас(!os .i: -)coBB??и я соеди не н с электричес ким входом модулятора света 9„ (1pn>:0ÄЯщий iepeз cBeT0rIezEITeEIB 1. 0 сВ с Toe ni 110 TОк 1" . W, ) ? сОДЭРжит В 4 себе 11(!014 : Be!re?E;!e c,р?!?ы всеA iiотокОВ ответствующих стационарным случай638984

В качестве входных стационарных случайных процессов, между которыми определялась коаариация и дисперсия, был использован поверочный тест комбинации треугольников с острым и тупым углом при вершине, высоты которых распределены по случайчому закону, с наперед заданной дисперсией и математическим ожиданием.

60 ным процессам, на световой поток, соответствующий < -му стационарному случайному процессу. Таким образомРЗ;(Х,gÄ представляет собой суммарный световой поток, соответствующий сумме членов строки матрицы ковариаций, которые поступают на входы блока интегрирования

l8, выходы которого соединены с выход- " ными клеммами 19. После интегрирования на блоке 18 напряжений в интервале реализаций (О,Т) блоком на выходных клеммах 19 возникают сигналы, пропорциональные элементам ) -ой строки 10 () 1,2 ... n ) матрицы коаариаций, Преимущество данного изобретения заключается в следующем: достигается абсолютная гальваническая развязка между входом, выходом и цепями управления; ветоаой поток с выхода блока умножения 7 попадает на вторую группу светофильтров 8, где посредством жгута из саетоаодоа 16 подводится к светофильтрам 15, длина волн светопропускания которых h () i, 1... П . На выходы светофильтров 15 излучается пакет световых потоков с длиной волн Д, Ичтенсивность световых потоков пакета, излучаемэго с выхода светофильтров 15, пропорциональна произведению текущих координат многомерного стационарного случайного процесса. Пакет световых потоков )., „Г,"-...V преобразовываются ячейками матрицы фотоприемников 17

80 а электрические напряжения; выполнение мультипликатианой операции осу)::.,есталяется в оптическом диапазоне и упрощается аппаратурная реализация. ) i

3 к с и е р име н т ал ь но е исследоа а ние у страо йс т а а проводилось на лабораторном макете, где а каче с т в е ампл и т уд ны х модул ято ров с ае та испол ь зо аал ис ь специаль ) о . изготовленные модуляторы н а зле к т- ) ) рооп т ич е с к и х кристаллах АДР и КДР, з акл ее н ных между стеклами с н а не се н ными то ко и ро аод ящими слоями двуокиси олова .

С не тоа ое отверстие модуляторов равно

3 О мм . Н ап р яж е ни е н а к ри с т аллы подав ало сь с выход а л ампоаых у сил ит еле и при помощи делителей напряжения .

)5

Лабораторный макет представлял собой трехканальный ковариатор (дисперсиометр) для определения матрицы ковариации трехмерного стационарного случайpe ного процесса, где используются длины волн 1=54Ь нМ, Я =48Ь н М и Яэ.42ЬнМ формируемое светофильтрами.

При этом пояуширича глаачого максимума спектра вводимых сигналов соэтвегствовала частотной полосе О,п0520 Гц.

Технико-экономический эффект данного устройства по сравнению с известными устройствами заключается а том, что данное устройство позволяет определить дисперсии и ковариации во всех каналах одновременно в реальном масштабе времени, устройство упрощено ввиду уменьшения числа блоков умножения.

Кроме того, в описанном устройстве не применяются дорогостоящие элементы с высоким классом точности обработки поверхностей.

Формула изобретения

i, Многоканальный ойтико-электронный ковариатор, содержащий преобразователь входных сигналов в световые потоки, коллиматор и размещенные последовательно по ходу световых лучей в каждом канале светоФильтр, оптикоэлектронный блок умножечия и фотоприемник, выход которого подключен ко входу блока интегрирования, о т л ич а ю шийся тем, что с целью упрощения при определении коаариационной матрицы множества процессов, в многоканальный оптико-электронный ковариатор введены оптический сумматор, размещенный между оптическими выходами светофильтров и оптическим входом коллиматора, общий разветвленный светоаод, оптический вход которого связан с выходом коплиматора, а выходы связаны со входами оптико-электронных блоков умножения каждого канала, дополнительные разветаленчые светоаоды и дополнительные светофильтры, установленные на выходах дополнительных разветвленных саетоаодоа перед соответствующими фотоприемниками, оптический вход дополнительного разветвленного саетоаода связан а каждом канале с выходом оптико-электронного блока умножения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения.

2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что а нем оптико-электронный блок умножения содержит электронный модулятор света, оптический вход которого является первым входом блока, а выход оптически связан через светоделитель и светофильтр с фотоприемником, аыхоц которого соединен с первым входом усилителя, второй вход которого является вторым входом блока, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Патент CL1A 9 34794 4, МКИ 235-181, 1969.

2. Жоаинский В. Н., Арховский В. Ф, Корреляционные устройства. М., Энергия, 1974, 174.

638984

Составитель В. Жовинский

Техред N.Ïåòêî Корректор Н. Ковалева

Редактор Е. Гончар

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7283/38 Тираж 784 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, МосI ва, Ж вЂ” 35, Раушская наб,, д, 4/5