Фотоэлектрический анализаторспектра

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и>808956 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 300379 (21) 2745276/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет(51)М К, 3

6 01 В 23/16

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 280281, Бюллетень Йо 8 (53) УДК 621. 317. . 757 (088. 8) Дата опубликования описания 2802,81 (72) Автор изобретения

A.Б. Лукашенок

Д "(т р

° (Ы

Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола

I (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

СПЕКТРА

Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено для одновременного анализа первой, второй и третьей гармоник различных исследуемых процессов и может быть применено, в частности в аппаратуре гармонического анализа для экспериментальных исследований нестационарных характеристик моделей перспективных летательных аппаратов,в аэро- .1О .динамических трубах методом вынужденных колебаний.

Известны анализаторы, которые содержат аттенюатор, две пары перемножающих мостов, каждая из которых име- 15 ет свой осветитель,а его светонепроницаемый модулятор выполнен в виде цилин р ических эксцентриков,с экстремумами,сдвинутыми друг относительно друга на угол 90 . Кроме того,в 2() схему анализатора введен мост постоянного тока с фоторезисторами,освещаемыми осветителем фоторезистороЬ первой пары перемножающих мостов, выход этого моста подключен к осветителю 25 фоторезисторов второй пары перемножающих мостов,при этом выход ее синфазного моста соединен с сумматором,ко второму входу которого подключен выход аттенюатора (1). 30

Недостатком этих анализаторов является неприспособленность для ана« лиза третьей гармоники исследуемого процесса,что . необходимо для выявления более тонкой его гармонической структуры. Присутствие в схеме дополнительного моста постоянного тока с фоторезисторами,не участвующего активно непосредственно в операциях умножения исследуемого сигнала на гармонические составляющие,что необходимо при разложении его в ряд Фурье, а также наличие двух осветителей,питаемым постоянным и переменным сигналами, вносит в работу анализатора погрешности,снижающие точность его работы.

Цель изобретения — повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор, содержащий перемножающие мосты с фоторезисторами,соответственно по два в канале каждой гармоники,светооптический преобразователь, связанный с фоторезисторами всех мостов,задатчик вынужденных колебаний,механически связанный со светооптическим преобразователем я с преобразователем нагрузок, выходы которого через тензоусилитель под808956 ключены ко входам аттенюатора и обоих мостов. канала первой гармоники,сумматоры,интеграторы, выходы которых соединены с блоком регистрации,при этом выходы синфазного моста канала первой гармоники подключены ко входам первого интегратора и одновременно ко входам обоих мостов канала второй гармоники, выходыквадратурных мостов каналов первой и второй гармоник подключены ко входам второго и третьего интеграторов, выходы синфазного моста канала второй гармоники соединены со входами первого сумматора,другие входы которого соединены с выходами аттенюатора,а выходы подключены ко входам синфазного l5 моста канала третьей гармоники и ко входам четвертого интегратора,выходы квадратурного моста канала второй гармоники соединены также со входами квадратурного моста канала 2() третьей гармоники, введено еще два перемножающих моста на фоторезисторах,входы одного из которых подключены к выходам первого сумматора,а входы другого соединены со входами квадратурного моста канала третьей гармоники, причем выходы мостов последнего подключены через второй сумматор ко входам пятого интегратора, а выходы введенных мостов подключены через третий сумматор ко входам шестого интегратора.

На фиг.1 изображена принципиальная схема трехгармоничного анализатора; на фиг.2 .- светооптический 35 преобразователь, общий вид.

Трехгармоничный анализатор (фиг.l) содержит. эадатчик 1 вынуж-, денных колебаний, преобразователь 2 нагрузок,тензоусилитель З,аттенюатор 4,перемножающие мосты 5-1 - 5-.8, светооптический преобразователь 6, суьыаторы 7-9,интеграторы 10-15 и блок 16 регистрации.

Светооптический преобразователь 6 (фиг.2) включает в себя .осветитель 17 Я5 с линейным конденсором 18,светонепроницаемый модулятор 19 в виде двух цилиндрических эксцентриков,с эксстремумами,сдвинутыми друг отно1сительно друга на угол 90о,и фоторезисторы перемножающих мостов 5-15-,8 . Работает трехгармоничный анализаь тор следующим образом.

Анализируемый сигнал,пропорциональ- ный исследуемым воздействующим нагрузкам„снимаемый с выхода тензоусилителя З,например в виде напряжения

U(t) Mîæío представить s виде ряда

Фурье

U(t)=A +Q(y„Ìnâ +Ô„ñîânûÆ) (() 60 где А - постоянная составляющая сига нала; а„, b„-синфазная и квадратурная составляющие анализируемого 45 сигнала (коэффициенты ряда

Фурье)-; и --номер гармоники; (в -круговая частота.

Этот сигнал поступает на входные диагонали мостов 5-1 и 5-2,а также на аттенюатор 4.

При вращении светонепроницаемого модулятора 19 светооптического преобразователя 6 с постоянной. угловой скоростью ы световые потоки, падающие от осветителя 17 с линейным конденсором 18 на светочувствительные площадки фоторезисторов мостов 5-1—

5-8,модулируются по гармоническим законам первой гармоники,что приводит к соответствующему дифференциальному изменению. сопротивлений этих фоторезисторов,а.именнос в мостах 5-1,5-3,5-5 и 5-7

R(t)=R +bR incmt, . (2) в мостах 5-2,5-4,5-6 и 5-8

R (t) =R>+ R cosaut (3) где Ro - средйее значение сопротивления фоторезистора; ьй„, максимальное значение приращения сопротивления фоторезистора .

В перемножающих мостах 5-1 — 5-8 реализуется свойство омических мостов осуществлять умножение сигнала (напряжения) во входной диагонали на функцию изменения сопротивлений активных плеч с фоторезисторами.

В соответствий с этим на выходе мостов 5-1 и 5-2 канала пеовой гармоники .(n=l) анализатора получаем сигналы, пропорциональные: для моста 5-1 U„(t) =U (a) sinet (4) для моста 5-2 (t) U(t) cosa . (5)

Выход моста 5=1 соединен со входом мостов 5-3 и 5-4 канала..второй гармоники (n=2) анализатора, поэтому на. выходе последних получаем сигналы,пропорциональные: для моста 5-3 U>(t) U(t)singlet sinet=

=U (1) sin (6) для моста 5-4 U+(t) U(+ naut cosa =

=U (1= .мХп2ай. (7)

Сигнал с выхода моста 5-3 подается на первый вход сумматора 7,на второй вход которого поступает в противофазе сигнал с аттенюатора кратный

U(t)/2. В результате на выходе сумматора 7 получаем сигнал,пропорциональU (ъ)= ц() -0(ь),„2,. 6 .О® — (1-2s

Сигнал с выхода сумматора. подается на входы мостов 5-5 и 5-B„a сигнал с.выхода моста 5-4 - на входы мостов 5-6 и 5=7. В итоге на выходе мостов 5-5 - 5-8 в канале третьей гармоники (n3) анализатора получаем сигналы,пропорциональные:

I для моста 5-5 0а (t)=U(t) cos2a0t sina0t (9) для моста 5-6 U>(t)=U(t) sin2aot созе . 110) 808956 для моста 5-7 U< (t)= U(t) sin2ot slneot( (11) для моста 5-8 U9 (t) U (t) соз2в соэв1 (12)

Выходные сигналы мостов 5-5 и 5-6 согласно 5-7 и 5-8 встречно попарно подключены ко входам сумматоров 8 и

9,на выходе которых получаем: для сумматора 8

U„gt)=- u(t) icos 2ай 9ино++

+sln2cul+ cosa ) "U(+)sin 3 оа ° (<3) f O для сумматора 9

0 „(Ч=О(Щ н 2 М-узщ -С052сйй"созе):-U(t)co@ ЗЮ+ (44)

После интегрирования. в интеграторах 10-15 выражений (4), (5), (7), (8), (13) и (14) получаем коэфФициенты ряда Фурье а,,Ь,а,b,а,,Ь,регистрируевые блоком 16.. — 20

Таким образом,при непрерывном вращении вала задатчика 1 с угловой . скоростью сю на выходе предлагаемого анализатора одновременно измеряются коэффициенты ряда Фурье первой,вто- д рой и третьей гармоник. 3а счет обеспечения строгой синхронности во всех трех каналах анализатора, точность его работы достаточно высока.

Формула изобретения

Фотоэлектрический анализатор спектра,содержащийперемножающие мосты с фоторезисторами,соответственно по два в каждом канале гармоники, светооптический преобразователь,связан.-. ный с фоторезисторами всех мостов, задатчик вынужденных кОлебаний, механически связанный со светооптическим преобразователем и с преобразо- 4Q вателем нагрузок,выходы которого че-. рез тензоусилитель подключены ко: входам аттенюатора н обоих мостов, канала первой гармоники,сумматоры интеграторы, выходы которых соединены с блйком регистрации,при этом выходы синфазного моста канала первой гармоники подключены ко. входам первого интегратора и одновременно ко входам обоих мостов канала втоРой гармоники, выходы квадратурных мостов каналов первой и второй гармоник подключены ко входам второго и третьего интеграторов, выходы синфазного моста канала второй гармоники

::.соединены со входами первого сумматора, другие входы которого соединены с выходами аттенюатора,а выходы подключены ко входам синфазного моста канала третьей гармоники и ко входам четвертого интегратора, выходы квадратурного моста канала второй гармоники соединены также со входами квадратурного моста канала третьей гармоники, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что,c..целью повышения точности анализа,в него введены еще два перемножающих моста на фотореэисторах, входы одного иэ которых подключены к выходаы первого сумматора, а входы другого соединены со входами квадратурного моста канала третьей гармоники, причем выходы мостов последнего подключены через второй сумматор ко входам пятого интегра/ тора,а выходы введенных мостов подключены через третий сумматор ко вхо дам шестого интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 9599230, кл. G Ol R 23/16, 1978.

808956

Фие. 3

Ôöã. Я

Составитель A. Орлов

Редактор С. Шевченко ТехредА.Бабинец - Корректор С. Щомак

Заказ 404/48 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

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