Оптико-электронный анализатор спектра

 

Союз Советских

Социалистических

Республик »643809 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 10,08.76 (21) 2392860/18-24 г (51} М. Кл.

6 01 Я 23/00

6 06 6 9/00 с присоединением заявки Л%(23) Г1рнорнтет. Государственный комитет

СССР ео делам изссретений и открытий

Опубликовано 25,01,79.Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 28.01.79 (53) УДК 681.333, (088.8) М, В. Чхеидзе, Г. Б. Чхеидзе, И. М, ЧантуриттИт-В-.-Вайиер,Н. А. Ломинадзе и И. И. Тугуши 1еЯ," .р 3 qgg ч т1нТГ;Нет О ет

ГеуИ рщдд

Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовйельскогд, -, ТЕКА института метрологии им. Д. И. Менделеев (72} Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ АНАЛИЗАТОР

СПЕКТРА

J 1

Изобретение относится к области статистических измерений случайных процессов и может найти широкое применение во многих областях народного хозяйства.

Оптико- электронный анализатор спект ра предназначен для анализа частотных свойств случайного процесса и характеризует интенсивность различных частот ных составляющих или среднюю мощ,ность, приходящихся на единицу полосы частот.

Известен оптико-электронный спектральный,анализатор $1), недостатком которого является невысокая разрешаю-щая способность по частоте.

Прототипом устройства следует счи- . тать оптико-электронный коррелятор (21, содержащий источник постоянного напряжения, секционированную линию задерж-: ки, вход которой является входом анализатора, а выходы соединены с соответст- вующими преобразователями электрического сигнала в световой поток, выходы которых оптически связаны с соответсг= вующими световодами первой группы, вторую группу световодов, оптически соединенную через коллиматор с амплитудным модулятором света, матрицу фо5 топриемников, .выходы которых соединены с соответствующими входами блока интеграторов, зеркало, размещенное на пути отдельного оптического луча перед . матрицей фотоприемников, оптически

М связанное со входом дополнительного фсотоприемника, выход которого подключен к первому входу усилитедя, выход которого подключен к электрическому входу1 амплитудного модулятора.

Целью изобретения является повышение быстродействия оптико-электронного анализатора спектра.

Поставленная цель достигается введением обратного коллиматора, размещенного между амплитудным модулятором света и матрицей фотоприемников, дополнительного преобразователя электричеокого сигнала в световой поток, подклюдов 6. Световые потоки, прошедшие втс рую группу световодов 6, поступают через первый коллиматор 7, на который надает световой поток с дополнительно5 го преобразователя электрического ск нала в световой поток 8, соединенного с клеммой источника 9 постоянного на.пряжения, на вход амплитудного модулятора света 10, выходной световой по1ц ток которого проходит на обратный коллиматор 11, служащий для расщепления единого пучка света на счетное множество пучков света в той пространственной геометрии, в которой находятся пучки света, падающие на вход первого

KGJLBèìàòoðà 7. Счетное множество расщепленных пучков света с выхода обратного коллиматора 11 {за искшочением светового потока, излучаемого преобра-, зователем 8) падает на соответствующие ячейки матрицы фотоприемников 12,, каждый электрический выход которых соединен с, соответствующим входом интегрирующего блока 13, выходы котора

25 го подключены к выходным клеммам 14.

Световой поток, излу иемый преобразователем 8, поступает посредством зеркала 15 на вход фотоприемника 16 обратной связи, электрический выход которого соединен с первым входом усилителя рассогласования 17, второй вход которого подключен к входной клемме 1, а выход соединен с электрическим входом амплитудного модулятора света 10.

Устройство работает следующим обр(азом.

Спектральная плотность стационарного случайного процесса определяется по формуле

Т у дuu)=a(2 х(цх((.-m e(cos ьы „Ж, (() .

artie . м и пт 4 где А=

-. постоянный коэффициент; Е п(В1 х щ .(. стационарные случайные процессы;

m=- (-:М - заданное число временных интервалов в течение времени исследования процесса;

И» 3 —; М - заданное число дискретных значений спектральных составляющих процесса;

Ь : - относительная величи55 на времени задержки; ((((uu - шаг дискретизации диа пазона частот Я входного стационарного случайного процессаХ(+ ).

3 «ченного к выходу источника постоянного напряжения, установленного перед колли- матором, и матричного транспаранта строчные, ячейки которого размещены напротив оптических выходов световодов первой группы, а ячейки столбцов — напротив оптических входов световодов второй группы, при этом второй вход усилителя соединен со входом анализатоPB„

Сущность изобретения поясняется чертежом, иа котором приняты следу ошие обозначения: входная клемма 1, секционированная линия 2 задержки, преобразователи электрического сигнала в светс вой поток 3, первая группа световодов

4, матричный транспарант 5, вторая группа световодов 6, первый коллиматор 7, дополнительный преобразователь электрического сигнала в световой поток 8, клемма источника 9 постоянного напряженйя, амплитудный модулятор света 10, обратный коллиматор 11, ячейки матрицы фотоприемников 12, интегрирующий блок 13, выходные клеммы 14, зеркало 15, фотоприемник, 16 обратной связи, усилитель рассогласования 17.

Входная клемма 1 соединена с последовательно соединеннь(ми элементами секционированной линии задержки 2, выход каждого из которых подключен также к соответствующему преобразователю 3 электрического сигнала в световой поток. Излучаемые преобразователями 3 световые потоки через первую группу световодов 4 построчно поступают на матричный транспарант 5. На выходе транспаранта 5 относительно его столбцов установлена вторая группа световоСтационарный случайный процесс (Ь) подается на клемму 1. На выходах элементов линии задержки, число кото. рых равно 14, возникнут задержанные относительно времени на величину hT электрические напряжения, которые впоследствии преобразуются преобразователями 3 в соответствующие световые пото ки, направляемые посредством световодов 4 на транспарант 5.

Транспарант 5 представляет собой . двумерную (т, и J фотопленку, имею:щую (т(= 1+ N и с(= 1-: М разбиений

,вдоль осей, причем каждая ячейка (ото643809 пленки обладает определе нны м коэффицие нтом светопропускания, соответствуюшим численному значению, определяемому по выражению (1).

Распределение световодов 4 в плоо- 5 кости f йт, и j транспаранта 5 осушествлнется таким образом, чтобы световод.4, по которому пвступает информация от первичного преобразователя 3, облучая всю первую строку транспаранта 5. Ана- 10 логично размещаются остальные строки транспаранта 5.

Прошедшие построчно транспарант 5 . информационные световые потоки

Е„„, „„,„(-нтск ), где „- коэффициенты светопропускания ячеек транспаранта 5, поступают на вторую группу световодов 6, каждый из которых строго установлен относительно столбцов И транспаранта 5.

Световые потоки, прошедшие вторую» группу световодов 6 совместно с свето-. вым потоком Н„(t, ), излучаемым ис точником света 8 падают на коллима 25 тор 7, который сжимает пространствен-- но распределенные световые потоки в единый поток, проходящий через последоI вательно установленные вдоль оптичео-, кой оси амплитудный модулятор света Зп

10 4 холлиматор 11. Коллиматор 11 служит для расщепления единого пучка света с такой же пространственно-геометрической конфигурацией пучков сае-. та, в кахой находились они в плоскости . входа коллиматора 7. Пространственно распределенные световые потоки с выхода коллиматора света 11, падая на соответствующие ячейки фотоприемной . матрицы 12,* преобразуются в электри- 40 ческЮе сигналы Р() (пУ )P òï пн ( где ф -, коэффициент преобразования; я() „1- управляющий сигнал воздействуюшйй на амплитудный модулятор света

10.

Световой. лоток Н о (- ), отражаясь от зеркала 15 после .преобразования фотоприемником 16 в электрический сигнал МОИ.); подается на первый вход усилителя рассогласования 17. Второй вход усилителя рассогласования 17 соединен с входной клеммой, к которой дается входной стационарный случайный процесс.

Под воздействием этих двух сигналов усилитель рассогласования 17 вырабатывает сигнал управления

5(u„„ ) =У()! ч(О, (4) который, действуя на амплитудный модулятор света 10, изменяет интенсивность излучения световых потоков, проходимых через него. Этот процесс протекает до тех пор, пока не будет выполнено условие

5(0 ) «О.

JAP

Фотоприемная матрица 12 соединена с блоком интегрирования 13, на выхс дах которого с учетом практической инвариантности управляющего напряжений и 7 (), a также

„,.Ь нн „. п

m,Í и й к различным видам преобразования изложенным выше, окончательно получим:

5(наса) т

=у jv(t)ч (t,-в л;)соь „""ын „ д о где — постоянная времени блока интегрирования. Описанный анализатор спектра обеспечивает высокое быстродействие, являясь хомпактным и надежным устройством.

Формула из обре те ния

Оптико-элехтронный анализатор спектра, содержащий источник постоянного напряжения, секционированную линию задержки, вход которой является входом анализатора, а выходы соединены с соответствующими пре образователями эпект рического сигнала в световой поток,. выходы которых оптически связаны с соответствующими световодами первой группы, втору о группу световодов, оп- тически соединенную через коллиматор с амплитудным модулятором света, мат рицу фотоприемников, выходы которых соединены с соответствующими входами блока интеграторов, зеркало, размешенное на пути отдельного оптического луча перед матрицей фотоприемников, оптически связанное cD входом доп олнительного фотоприемника, выход которого подключен к первому входу усилителя, выход которого подключен к электрическому входу амплитудного модулятс ра, отЛичаюшийся тем, что, с целью повышения быстродействия оптиi;o-электронного анализатора спектра,в него введены обратный холлиматор, размещенный между амплитудным модулятором света и матрицей фотоприемников, второй группы, второй вход усилителя соединен со входом анализатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3355579, МКИ 235-181, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 557669, кл. Q 06 G 9/00, 1976.

643809 дополнительНый преобразователь электр ческого сигнала и световой поток, лод«люченный к выходу источника постоян-. .його напряжения и установленйый перед коллиматором, и матричный транспарант, строчные ячейки которого размещены . напротив оптических выходов световодов первой группы, а ячейки столбцов — напротив оптических входов световодов

Составитель В. новинский

Редактор Д. Иепуришвили Техред E. Гаджега Корректор В, Куприянов

Заказ 8013/41 о, Тираж 696 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий. 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

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