Фотоэлектрический коррелятор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()943753

4i "

%, 7 ф. (61) Дополнительное к авт. свид-sy и 849237 (22) Заявлено 25. 06. 80 (2I ) 2944819/18-24 (51)/Ì. Кл.

G 06 G 7/19 с присоединением заявки УЙ

Гееударстееней комитет

СССР (23) Приоритет ае делам нзебретеккй н открытнй

Опубликовано 15. 07. 82. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 1 7 . 07 . 82 (53) УДК681.333 (088.8) съем е т

I. ф (72) Авторы изобретения

А. Б. Лукашенок и 8. Е. Когутовский!

Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к аналоговым электромеханическим вычислительным устройствам и предназначено для использования в области исследования случайных процессов, в частности при их корреляционном анализе, а точа нее при изучении колебаний различных механических систем, например вибрации авиационных двигателей.

- По основному авт.св. Ю 849237 из" вестен фотоэлектрический коррелятор, предназначенный для измерения пара-метров механических колебаний, содержащий блок чувствительных элементов, имеющий корпус, внутри которого уста"ts новлен на пружинах инерционный элемент, внутри которого на двух взаимно перпендикулярных осях размещены четыре линзы, в общем фокусе которых укреплен осветитель, на оптических осях го линз помещены соответствующие фото1зезисторы, которые подключены попарно и соответственно в плечи преобразующе ro и перемножающе го мостов, причем

2 выход преобразующего моста через блок задержки подключен,к входу перемножающего моста, выход которого соединен с индикатором, в коррелятор введен жестко связанный с корпусом светонепроницаемый полый цилиндр, размещенный между линзами и фоторезисторами, закрепленными на внешней части инерционного элемента, светонепроницаемый полый цилиндр имеет на боковой поверхности окна, причем в каждой пере противоположно расположенных окон нижняя кромка одного окна совмещена с соответствующей оптической осью, с которой совмещена верхняя кромка второго окна P 1).

Недостатками этого фотоэлектрического коррелятора являются ограниченные возможности использования одной и той же его конструктивной разновидности для исследования механи" ческих колебаний с широким спектром измеряемых параметров, например, ка< по величине перемещения, так и по

943753

35 о

4S

55 рабочему частотному диапазону. Привлечение для этого нескольких подобных фотоэлектрических корреляторов с. разными собственными показателями, являющимися обычно оптимальными лишь для узкого диапазона измеряемых параметров, приводит при работе в отступающих от них зонах к существенным погрешностям измерения.. Кроме того, такой путь приводит к дополнительным материальным затратам. Попытки варьирования собственными показателями фотоэлектрического коррелятора в за-. висимости.от конкретных режимов работы также приводят к необходимости переборки конструкции для замены ее рабочих элементов, что нерационально с точки зрения больших временных за- трат, причем при необходимости осу" ществления оперативных соответст.вующих измерений, в частности, когда исследуемые параметры механических колебаний изменяются в широких преде лах в ходе одного эксперимента, и эта мера не всегда приемлема. Недостат. ком конструкции здесь является низкий уровень регулировочной способности фотоэлектрического коррелятора.

Цель изобретения - расширение класса исследуемых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрическом корреляторе инерционный элемент выполнен тонкостенным и имеет полость, заполненную жидкостью, входной и выходной трубо" проводы, расположенные диаметрально противоположно, в корпусе коррелятора выполнены соответствующие отверстия для входного и выходного трубопроводов.

На фиг. 1 представлен блок чувствительных элементов фотоэлектрического коррелятора, общий вид; на фиг. 2 - .разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг . 1; на фиг, 4 - принципиальная электрическая схема.

1 фотоэлектрический коррелятор состоит. из механической и электрической частей.

Механическая часть (блок чувствительных элементов) имеет цилиндрический корпус 1, внутри которого установлен на пружинах 2 и 3 инерционный элемент 4 с размещенными внутри осветителем 5 постоянной освещенности и оптической .системой из чеТырех ортогонально расположенных линз 6, 5

25 з0 служащих для создания равномерных световых потоков, четыре фоторезистора 7 и светонепроницаемый полый цилиндр 8, жестко сочлененный с корпусом 1; Инерционный элемент 4 состоит из двух частей — верхней и нижней, соединенных друг с другом с помощью четырех стоек, при этом на нижней части укреплены осветитель 5 и линзы 6, а на ее крестовине - фоторезисторы 7. Кроме того, инерционный элемент 4 выполнен тонкостенным и его нижняя часть имеет полость 9, кото" рая заполнена жидкостью и снабжена входным и выходным трубопроводами

1каналами ) 10, расположенными диаметрально противоположно и имеющими на свободных концах соответствующие заглушки. В качестве жидкого гравитационного вещества могут быть использованы различные материалы начиная с жидких производных нефтепродуктов, например керосина (уд.в. порядка 0,7), и кончая ртутью (уд. в. 13,6). Экран 8 размещен между линзами 6, в об щем фокусе которых укреплен осветитель 5, и фоторезисторами 7 и имеет боковые окна, расположенные взаимно ортогонально, причем попарно дифференциально 1 разностороннее) относительно. оптических осей линз 6, что корректируется гайкой 1, а также направляющие прорези снизу.

В верхней части инерционного элемента 4 и корпуса 1 имеются отверс" тия для теплоотвода. При этом на боковой поверхности корпуса 1 предусмотрены прорези для вывода наружу входного и выходного каналов 10, а внизуфланцы для крепления его к исследуемому объекту.

Электрическая часть коррелятора (фиг. 4) включает размещенные в блоке чувствительных элементов 12 фоторезисторы 7 -7, включенные в плечи

4 двух дифференцйальных электрических мостов: преобразующего 13 и перемножающего 14. Вход преобразующего моста 13 соединен с источником постоянного напряжения 15, а выход его подключен через блок задержки 16 к входу перемножающего моста 14, выход ко-. торого связан с индикатором 17 корреляционной функции. Вторые плечи мостов 13 и 14 образованы резистора" ми 18 (18 - 18 ), причем параметры у однотипных элементов мостов идентичны.

5 9437

Фотоэлектрический коррелятор работает следующим образом.

Блок чувствительных элементов 12 крепится на исследуемом объекте и его корпус 1, как и светонепроницае- 5 мый лолый цилиндр 8, колеблется по закону входного сигнала X(t). Это приводит к пропорциональной модуляции световых потоков, падающих от осветителя 5 через линзы 6 на светочувстви- 1О тельные площадки фоторезисторов 7, и к соответствующему изменению их сопротивлений, причем попарно дифферен" циально (противофазно) у фоторезисторов каждого моста за счет расположе- 15 ния окон инерционного элемента 4 в диаметрально противоположных точках по разные стороны относительно оптических осей, например к6(е) = В -.ВСХ(е)1, 20 где К " среднее значение сопротивления фоторезистора (при освещении половины его светочувстъ вительной площадки);

bled(4))- изменение приращения сопро- 25 ти влени я фото рези стора.

Формула изобретения

Фотоэлектрический коррелятор по авт.св. Р 849237, о т .л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых сигналов, инерционный элемент выполнен тонкостенным и имеет .поганость, заполненную жидкостью, входной и выходной трубо55

При этом инерционный элемент 4 вместе с расположенным на нем осветителем 5, линзами 6 и фоторезистора-. зв ми 7 соответствующим подбором упругости пружин 2 и 3, а также массы (m) инерционного элемента, главным рбразом за счет изменения присоединенной доли его массы путем заполнения через каналы 10 внутренней полос" ти 9 в нижней части жидким гравитаци. онным веществом с необходимым удель" ным весом (плотностью), остается не-. подвижным (в. стационарном положении) 49

Ввиду того, что преобразующий мост 13 запитывается постояннйм напряжением, на его выходе формируется электрический сигнал, пропорциональ" ный закону исследуемых колебаний

X(t). Этот сигнал подается в блок задержки .16, сдвигается в нем на время и после этого в виде электри ческого сигнала поступает на вход пе.ремножающего моста 14, в котором (c учетом известного свойства одинарных (четырехплечих) мостов осуществляется перемножение входного сигнала на функцию изменения сопротивлений ак" тивных плеч, в данном случае сопротивлений фоторезисторов 7> и 74. В результате сигнал на выходе моста 14 оказывается кратным произведению пря"

53 6 мого и задержанного сигналов и поступает на индикатор 17.

Индикатор 17 сочетает в себе одновременно интегрирующие и регистрирующие качества (например, измеритель" ный прибор магнитоэлектрической системы), поэтому по нему осуществляется фиксация оценки автокорреляционной функции механических колебаний исследуемого объекта.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить регулировочную способность (расширить подстроечные воэможности) фотоэлектрического коррелятора, т,е. расширить класс исследуемых механических колебаний, в частности к величине перемещений (вибраций) и рабочему частотному диапазану. Это достигается за счет сравнительно простого изменения присоединенной доли массы инерционно"

ro элемента путем соответствующеro выбора жидкого гравитационного ве" щества во внутренней полости его ниж ней части, удельный вес (плотность) которого практически может варьироваться 20-кратно, причем подобную операцию можно осуществлять в ходе одного эксперимента в случае изменения его исследуемых параметров в широких пределах. Это обеспечивает фотоэлектрическому коррелятору динамическую гибкость использования, а также существенно повышает точность его ра" боты в результате установления оптимальных собственных конструктивных параметров в зависимости от конкретных измерительных режимов. Устройство отличается простотой компактностью, высоким уровнем оперируемых при измерении электрических сигналов и по-, зволяет исключить дополнительные температурные погрешности за счет дифференциального принципа действия как в конструкции, так и в электрической схеме.

943753 проводы, расположенные диаметрально .противоположно, в корпусе коррелятора выполнены соответствующие отверстия для входного и выходного трубопроводов.

8. Источни ки и нформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 849237, кл. G 06 G 7/19, 1979 (прототип).

943753

Составитель И. Дубинина

Редактор Л. Веселовская .Техред M. Рейвес Корректор M. Шароши

Заказ 5114/58 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11/035 Москва 3-3 Раушская наб. д. 4/5

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