Многоканальный гармонический анализатор
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Реслублик
< о 873147
К АВТОРСКОМУ СВИДЕИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22) Заявлено 300779 (2f) 2803043/18-21 (51 1 М. К„. с присоединением заявки ЙоG 01 R 23/16
Государственный комитет
СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15.1081. Бюллетень ЙЯ 38
Дата опубликбванмя описания 151081
РЗ) ÄÊ621317. . 757 (088. 8) .c, A.Á.Ëóêàøåíoê и M.B.Óøàêîâ
Рижский Краснознаменный институт гражу жской авиации им.Ленинского комсомола (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР
Изобретение относится к электро-. иэмерительной технике, предназначено для гармонического анализа различных процессов и может быть использовано, в частности, при исследованиях не-, стационарных характеристик летательных аппаратов (коэффициентов враща тельных производных) в аэродинамических трубах методом вынужденных колебаний.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является задатчик вынужденных колебаний, связанные с ним два подключенные к источнику постоянного напряжения моста с. фоторезисторами оптико-механического узла и четырьмя излучателями в сОседних плечах, причем излучатели каждого из этих мостов оптически дифференциально сопряжены с фоторезисторами соответствующих плеч перемножающих мостов множительно-суммирующего блока, связанного через интеграторы с регистратором (1) .
Анализируемый сигнал вводится в схему электрическим путем, а именно подключением к общим диагоналям перемножающих мостов канала первой гармоники, в то время как необходимые синусно-косинусные - функции первой гармоники синхронно задаются оптическим путем. Этот анализатор позволяет вести одноканальный параллельный полигармонический анализ, но не многогармонический и многоканальный.
Целью настоящего изобретения является повышение точности анализа.
Поставленная цель достигается тем, что в многоканальном гармоническом анализаторе, содержащем задатчик вынужденных колебаний, связанный с ним преобразователь нагрузок, выполненный в каждом канале в виде подключенного к источнику постоянноtlo напряжения моста с тензорезисторами и осветителями в плечах, оптичес ки связанными через конденсатор, .и синхронизированный с эадатчиком вы- . нужденных колебаний световой модуля20 тор оптико-модулирующего блока, выполненный в виде эксцентриков с экс.тремумами,сдвинутыми друг относительно друга на 90о, с фоторезисторами синфазного и квадратурного индикаторных мостов постоянного тока, выходные диагонали которых через соот" ветствующие интеграторы связаны с регистрирующими приборами, в каждом канале осветители моста преобразова30 .теля нагрузок и фоторезисторы йнди873147 каторных мостов расположены в двух ячейках оптико-модулирующего узла анализатора, в котором каждый осветитель сопряжен с парой фоторезисторов разных индикаторных мостов через стык эксцентриков светового модулятора, причем количество таких стыков соответствует числу осветителей и пар фотоюезисторов и равно 2 K,(ãäå К— число каналов).
На фиг.l представлена структурная схема многоканального гармонического анализатора; на фиг.2 — принципиальная электрическая схема одного канала анализатора; на фиг.3 — оптико-модулирующий узел, общий вид.
Многоканальный гармонический анализатор (фиг.l) содержит задатчик вы нужденных колебаний 1, преобразователь 2 нагрузок и индикаторную часть
3, причем взаимносопряженные элементы двух последних размещены в одном оптико-модулирующем блоке 4, включающем также световой модулятор 5, комплекты интеграторов 6 и регистрирующих приборов 7, источник постоянного напряжения 8. Электрическая схема анализатора состоит из кратного числу каналов количества аналогичных цепей. Каждая из них, помимо названных. элементов, включает (фиг.2) измеритель нагрузок.9, обычно в виде упругого элемента с тензорезисторами 10 и ll которые дифференциаль-. но воспринимают нагрузку и включены в два плеча моста 12, имеющего в двух других плечах осветители (например, лампы накаливания) 13 и 14, два моста 15 и 16 с фоторезисторами
17-20 в активных и резисторами 21-24 в пассивных плечах. Соответствующие интеграторы 6 и регистрирующие приборы 7 соединены последовательно с выходными диагоналями мостов 15 и
16, выходные диагонали которых наряду с мостом 12 подключены к источнику постоянного напряжения 8. Осветители 13 и 14 соответствующим образом оптически связаны с фотореэисторами
17-20, при этом и те и другие расположены в оптико-модулирующем блоке 4 и отделены друг от друга световым модулятором 5, который вместе с измерителем нагрузок 9 сопряжен с задатчиком вынужденных колебаний 1. Все .аналогичные элементы схемы имеют идентичные параметры. Оптико-модулирующий блок 4 (фиг.3) содержит заклкйенные в единый светонепроницаемый корпус оптоэлектронные ячейки, каждая из которых содержит элементы преобразоватедя 2 нагрузок, а именно осветители 13 и 14, причем для создания равномерных их световых потоков служит оптический конденсатор 25 и фоторезисторы 17-20 мостов 15 и 16 индикаторной части 3, световой модулятор 5, имеющий коленчатое исполнение в виде цилиндрических эксцентри:сов, экстремумы которых сдвинуты в пространстве на угол квадратуры, т ° е. на 90О, а диаметр равняется высоте светочувствительной площадки фоторезистора. Точки соприкосновения взаимоквадратурных эксцентриков, причем число таких стыков равняется
2 ° К,где К вЂ” число каналов,.а также соответствующих пар (17 и 18, 19 и 20) фоторезисторов, совпадают с оптическими осями осветителей 13 и
14, при этом для исключения взаимовлияния световых трактов служат непрозрачные ширмы 26, образующие отдельные оптоэлектронные ячейки, в
15 которых, в частности, осветитель 13 связан с фоторезисторами 17 и 18, а осветитель 14, в свою очередь, с .фоторезисторами 18 и 20.
Многоканальный гармонический анащ лизатор работает следующим образом.
Закон изменения исследуемой нагрузки P(4), воздействующей на измеритель нагрузок 9 в каком-либо канале анализатора, можно предста-, 25 вить в виде разложения в ряд Фурье:
Р® = Ао "- ((3 30 а и Ь вЂ” коэффициенты ряда Фурьеу И вЂ” номер гармоники; (6 — круговая частота. Пропорционально этой нагрузке и дифференциально-противоположно из35 меняются сопротивления тензорезисто- ров моста 12: р ® "о — PE((H, 40 где Rp — сРеднее значение сопротивления тензорезистора; др pp(g)y изменение приращения этоР го сопротивления. Поскольку мост 12 питается постоянным напряжением, это влечет к соответствующему изменению освещенности осветителей его плеч, а именно: л л ®= 50 где E- среднее значение освещенности осветителей 13 и 14; 6Е(РЬЦ- изменение приращения этой освещенности. Каждый из .осветителей 13 и 14 оптически сопряжен с парой фоторезисторов мостов 15 и 16 через световой модулятор 5, который при своем вращении меняет площадь перекрытия светочувствительных площадок фоторезисторов пс синусно-косинусным законам, например, основной гармони(И=1) -54hu)t и Cosset Это прьЪодит к изменениям световых потоков, пропорциональных произведе873147 ниям законов колебаний освещеннОстей осветителей на законы перекрытия светочувствительных площадок фоторезисторов, падающих на последние; и, в конечном итоге, к соответствующему иэмейению сопротивлений фоторезисторов 17-20. к ф И)=К+ ЬК Р()Ып0ОЦ; 1,2. (<) =R+aRP(%) CO9uot), Фy,4 где " — среднее значение сопротивления фоторезистора; aR(P(4)-si xK j и SR (4)cos uo43— — изменение приращения его сопротивления. Так как входные диагонали мостов 15 и 16 питаются постоянным напряжением О, с их высокоомных выходных диагоналей снимают электрические сигналы, пропорциональные функциям изменения сопротивлений элементов активных плеч, ()„„® Р® 0„(0 =Р®Coqmt. После интегрирования в интеграторах 6 этих сигналов получают коэффициенты ряда Фурье основной гармоники,фиксируемые регистрирующими приборами 7. Аналогичным образом осуществляется работа во всех каналах анализатора. Изменяя круговую частоту оборотов светового модулятора 5 согласно с частотой задатчика вынужденных колебаний Ю в пределах 4 UU И определяют коэффициенты ряда Фурье желаемого порядка гармонического спектра .(а, 4g а, Ь ), с учетом которых находим,.в частности, коэффициенты вращательных производных, исследуемых на разных каналах анализатора нагрузок, в качестве которых могут выступать не только аэродинамические силы, но и любые механические воздействия. Устройство анализатора как кон» структивное, так и схемное, принци" пиально просто и оптимально для задач параллельного синхронного анализа при многоточечных исследованиях, что обеспечивает предлагаемому существенное отличие от известного, при этом воплощение в нем в оптикомоделирующем узле принципа оптического умножения анализируемого сигнала на синусно-косинусные зависимос5 ти требуемого порядка исключает погрешности электрического происхождения за счет взаимовлияния отдельных элементов схемы, повышает в целом точность работы анализатора и достоверность получаемых результатов. Формула изобретения Многоканальный гармонический анализатор, содержащий задатчик вынужденных колебаний, связанный с ним преобразователь нагрузок, выполненный в каждом канале в виде подклюЩ ченного к источнику постоянного напряжения моста с тензорезисторами и осветителями в плечах, оптически связанными через конденсатор, и синхронизированный с задатчиком вынуж2 . денных колебаний световой модулятор оптико-модулирующего блока, выполненный в виде эксцентриков с экстремумами, сдвинутыми друп относительно друга на 90, с фоторезисторами О синфазного и квадратурного индикаторных мостов постоянного тока, выходные диагонали которых через соответствующие интеграторы связаны с регистрирующими приборами, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в нем в каждом канале осветители моста преобразователя нагрузок и фоторезисторы индикаторны мостов. расположены в двух ячейках оптико-мо40 дулирующего блока анализатора, в fcoтором каждый осветитель сопряжен с парой фоторезисторов разных индикаторных мостов через стык эксцентриков светового модулятора, причем количество таких 4 стыков соответствует числу осветителей и пар фоторезисторов и равно 2 ° К (где К вЂ” число каналов) . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 50, 1. Авторское свидетельство СССР по . заявке 9 2801216/21, кл G 01 R 23/16, 24.07.79. 873147 Рие.3 Составитель Е.Данилина Редактор Л.Ловхан Техред A.Ач Корректор Е. Рококо Заказ .9025/70 Тираж 735 Подписное ВНИИПИ 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
