Фотоэлектрический коррелятор

 

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР , содержащий корпус, внутри которого на пружинах установлен инерционный элемент, несущий осветитель, который через жестко связанный с корпусом модулятор света оптически связан с соответствующими четырьмя фоторезисторами, включенными попарно в Смежные плечи преобразующего и перемножающего мостов, в другие плечи которых включены токозадающие резисторы, причем входная диагональ преобразующего моста подключена к источнику постоянного напряжения , а выходная - через блок задержки связана со входной диагональю перемножающего моста, выходная диагональ которого соединена с индикатором , отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, одна из боковых поверхностей инерционного элемента выполнена плоской и снабжена Г -образным кронштейном, плоская стенка которого расположена параллельно плос- . кой боковой поверхности инерционного элемента, несущий осветитель выполнен в виде слоя люминофора, размещенного на плоской боковой поверхности инерционного элемента, чувствительные площадки фоторезисторов размещены попарно и соответственно наплоской стенке Г-образного кронщтейна, модулятор света (Л выполнен в виде плоской непрозрачной щторки, размещенной параллельно несущему осветителю и фоторезисторам и снабженной окном, нижняя и верхняя кромки которого совмещены с серединами чувствительных площадок соответствующих пар фоторезиссо торов, при этом Г-образный кронщГчЭ О1 тейн размещен между центрирующими направляющими в шторке модулятора ю света, а несущий осветитель подключен к источнику постоянного напряжения .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 3 G 06 G 7/19 г

1 опиоАник изоБряткниф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ,21) 3538713/18-24 (22) 11.01.83 (46) 15.05.84. Бюл. У 18 (72) А.Б.Лукашенок и M.B.Óøàêoâ (71) Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (53) 681. 333 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М- 849237, кл. C 06 С 7/19, 1981, 2. Авторское свидетельство СССР

И 943753, кл. GI 06 Gt 7/19, 1982 (прототип). (54)(57) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР, содержащий корпус, внутри которого на пружинах установлен инерционный элемент, несущий осветитель, который через жестко связанный с корпусом модулятор света оптически связан с соответствующими четырьмя фоторезисторами, включенными попарно в Смежные плечи преобразующего и перемножающего мостов, в другие плечи которых включены токозадающие резисторы, причем входная диагональ преобразующего моста подключена к источнику постоянного напряжения, а выходная — через блок задержки связана со входной диагональю перемножающего моста, выходная диагональ которого соединена с индикатором, о тлич а ющи й— с я тем, что, с целью повышения точности, одна из боковых поверхностей инерционного элемента выполнена плоской и снабжена Г -образным кронштейном, плоская стенка которого расположена параллельно плоской боковой поверхности инерционного элемента, несущий осветитель выполнен в виде слоя люминофора, размещенного на плоской боковой поверхности инерционного элемента, чувствительные площадки фоторезисторов размещены попарно и соответственно на плоской стенке Г-образного кронштейна, модулятор света выполнен в виде плоской непрозрачной шторки, размещенной параллельно несущему осветителю и фоторезисторам и снабженной окном, нижняя и верхняя кромки которого совмещены с серединами чувствительных площадок соответствующих пар фоторезисторов, при этом Г-образный кронштейн размещен между центрирующими направляющими в шторке модулятора света, ;. несущий осветитель подключен к источнику постоянного напряжения.

1 t F)()2

Изобр гте?! Ie от?? О? 1?Тс)1 к аналогов??м эле?(трîмсханическим вы!Ислительным устройствам и предназначено для испОльэо?)ания в обл!!сTIi иссле дона? Iия слу7!!1 Йных 11polt рсс ОБ в чистности при их корреляционном анализе, при изучении колебаний различных механических с??стем, например вибраций авиационньг(д-,èãàt åJlåé.

Иэвест ?о устройство анализа случайных процессов, содержащее корпус, внутри которого установлен на пруж??нах инерционный элемент, внутри которого на двух взаимно перпендикулярных осях размещены четыр линзы., а общем фокусе которых укреплс-: oc

Бе тите?! ь, на Оп ти-.! ес ких осях JIB 1 i 3 помещены соответству?лп!е фоторезисторы, которые подкл?Очены погар:.io u соответственно Б плечи преобразующего и перемно)ка?Ощегo мостов, причем выход преобразующего моста через блок задержки подкл:очен к входу пе- ремножающего моста, выход которого соединен с индикаторам, при этом Б коррелятор введен жестко связанный с корпусом светоне??рон??цаемый! Полый цилиндр, размещенный между линзами и фоторе"-истopBMH закр дплс .Инь?и!! на внешней части инерционного элемента, cBCTOIletlpo?II1IJBOMb?!I полый ци-- . линдр имеет на боковой поверхности окна, причем на каждой паре протtlB О П О?1OFKI1 О P c?C П OJIO)K P Н;.ЫХ ОКОН и?!)?( няя к1) Омка ОднОГО o?(I !à соБме ще н;.. (. соответствующей оптичес (oil ос ью, с которой совл?е?!?е??а верх?!)?я кромка второго окна 1)„

Недостатками этого "còðîéñòBà

Я ВЛЯ?ОТ С Я; С РаБНИ т Р?! ЬHа)1 СЛОЯ(НОС т Ь конструкции блока чувствительнь?х элементов, что Бносчт ошибки при изготовлении как отycJIBItbtx узлов. так и при их взаимном мо ?таже; низкая надежность работы ввиду наличия осветителя, еустойчигого ." Бибро-динамическим условиям> проявление погрешностей измерений из-за те:,::пературного зоздействия осветителя на фоторезисторы., находящиеся в относительно близком пространственном сопр5?женин поl" ре??и?Ости при на стройке из-за с.пожности юстировки (оптической фокусировки) четырех оптоэлектронных тра;(тов, рас.полага-!

О???и (ся взаимно Ie, .)пенд .-!куля!)!?О От- носитeJ!bF?0 ?,pt?Tp;I освститех!я> низкий уровень регулирово !ной способности

2 . ? 2 по причине ограниченной возможности испоthçîâàíèÿ одной и той же конструктивной разновидности для исслецований меха ?ических колебаний с широким спектром измеряемых параметров, например, как по величине перемещения, так и по рабочему частотному диапазону, к тому же связан??ой с необхоцимостью соответству?Ощей переборки механической части в каждом конкретном случае для задания оптимальных динамических свойств, что нерентабельно, а также сопряжено с определенными неточностями и т„д.

Наиболее близким по технической сущности -I достигаемому результату к изобретению является фотоэлектрический коррелятор, которьгй содержит корпус, внутри которого на пружинах установлен инерционный элемент„ несущий осветитель, KQTopbtA через жестко связанный с корпусом модулятор свет) оптически связан с соответству?Ощими четьгрьмя фоторезисторами, включенными попарно в смежные плечи преобразующего и перемножающего мостов, в другие плечи которых вкл?Очены токозадающие резисторы, причем входная диаroHBëü греобразующего моста

Г! Одклю -1 ена к ис точнику постоянного напряжения., а Б7г<одная — через блок задержки вязана со вх.одной циаго??алью перемножа?Ощего моста, выходная диагональ которого соединена с индикаторомм.

Инерционный элемент в нем выполнен Оонкостенным и имеет внутренню!О ПОлость заполненн5K? )кидкОстью, вход ной и выходной трубопроводы, расположенные Io общему диаметру, в Кор пусе корре!?ятора выполнены соответ— ствующие отверстия для входного и выходного трубопроводов. В результаTã устраняется .?есовершенство его э ксплуате ц- . Онны)(свойc T B.

В то же время у него сохраняются

?!едостатк": пред!?ествующего фотоэлектрическог;) коррелятор», которые су?гественно снижа?ют точность работы f2l.

Цель Г(зэбретения — повышение точности работы фотоэлектрического кор?)е?!Ятора.

Ноставленная цель цocT?I"aeTcFI тем, что Б фотоэлектрическом корреляторе, содержащем корпус, внутри

"оторого IIB пружинах установлен инерционн?,?Й элемент,, несущий осветитель„ который через жеcTKO с.вязанный

f 092

3 с корпусом модулятор света оптически связан с соответствующими четырьмя фотарезисторами, включенными попарно в смежные плечи преобразующего и перемнажающего мостов в друЭ

5 гие плечи которых включены токозадающие резисторы, причем входная диа гональ преобразующего моста подключена к источнику постоянного напряжения, а выходная — через блок задержки свя!

О зана со входной диагональю перемножающего моста, выходная диагональ которого соединена с индикатором, одна из боковых поверхностей инерционного элемента выполнена плоской и снабже15 на Г -образным кронштейном, плоская стенка которого расположена параллельно плоской боковой поверхности инерционного элемента, несущий осветитель выполнен в виде слоя люмино20 фора, размещенного на плоской боковой > поверхности инерционного элемента, чувствительные площадки фоторезисторов размещены попарно и соответственно на плоской стенке Г -образного кронштейна, модулятор света выполнен в виде плоской непрозрачной шторки, размещенной параллельно несущему осветителю и фатореэисторам и снабженной окном, нижняя и. верхняя кром30 ки которого совмещены с серединами чувствительных площадок соответствую:"щих пар фоторезисторов, при этом

Г-образный кронштейн размещен между центрирующими направляющими в шторке модулятора света, а несущий осве- 5 титель подключен к источнику постоян.ного напряжения.

На фиг..1 изображена конструкция блока чувствительных элементов фотоэлектрического коррелятора, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема.

Фотоэлектрический коррелятор состоит из механической и электрической частей, Механическая часть (фиг. 1-3) имеет корпус (светонепроницаемый) 1, 5О внутри которого установлен на пружи- " нах 2 и 3 инерционный элемент 4 с несущим осветителем. в виде слоя 5 из люминофора на плоской боковой поверхности инерционного элемента, че тыре фоторезистора 6, укрепленные на станке Г-образного кронштейна инерционного элемента 4, и модулятор света в виде плоской шторки 7 из не524

4 прозрачного материала с поперечным окном, жестко сгязаннай с корпусом

1. Чувствительные площадки фатарезистаров 6 расположены попарно в одной плоскости, параллельной шторке 7 и осветителю 5, образуя совместно с ними светаэлектранные тракты, при этом нижняя и верхняя кромки окна шторки 7 совмещены с серединами пар фатарезистарав 6. Г -образный кронштейн инерционного элемента 4 размещен между центриру|ощими направляющими в нижней части шторки 7. Снизу корпус 1 снабжен фланцами для установки на исследуемом объекте. В целом вся система блока чувствительных элементов динамически сбалансирована. Присоединенная даля массы инерционного элемента 4 может варьирова-r-ся, например, путем выполнения ега полым и заполнения соответствующим жидким гравитационным веществом в широком спектре удельного веса (от

0,7 т/м — керосин, да 13,6 т/м ртуть).

Электрическая часть (фиг, 4) содержит расположенные в механической части 8 фоторезисторы 6 z — 64, включенные попарно и соответственно в смежные плечи двух четырехплечих дифференциальных электрических мостов — преобразующего 9 и перемножающего 10, пассивные плечи которых образованы таказадающими резисторами 11 (11 — 11„), причем все одно" типные элементы имеют идентичные параметры. Входная диагональ преобразующего моста 9, параллельно с осветителем 5, подключена к источнику

12 постоянного напряжения U. а выходная диагональ ега через блок 13 задержки связана са входной диагональю перемножающега моста 10, выходная диагональ которого соединена с индикатором 14.

Фотоэлектрический коррелятор работает следующим образом.

Закрепленный на исследуемом объекте корпус I, как и связанная с ним шторка 7, колеблется по закону исследуемого входного сигнала Х().

За счет подключения слал люминофора

5 к источнику 12 постоянного напряжения на стороне инерционного элемента 4, обращенной к фатарезисторам

6 — 6, образуется плоский осветитель постоянной освещенности.

При этом инерционный элемент 4, как и размещенные на стенке его крон10925

3 штейна фоторезисторы 6 — 6, соответствующим подбором упругости пружин 2 и 3, а также массы (tn) инерционного элемента остается в стационарном положении, т. е. неподвижным.

В результате окном шторки 7 осуществляется модуляция световых погоков, падающих от слоя люминофора

5 на светочувствительные площадки фоторезисторов, что приводит к про- 10 порциональным изменениям величин их сопротивлений, причем дифференциально (противофазно) у фоторезисторов каждого состыкованного вертикального ряда, например: 15

Rg 6 (t) = R + JR(X(t)), где К вЂ” среднее значение сопротивления фоторезистора (при освещении половины его светочувствительной

20 площадки, т.е. когда X(t) = О;

D R(X(t)3 — изменение приращения сопротивления фоторезистора.

Ввиду того, что преобразующий мост 9, в активные смежные плечи

25 которого включены фоторезисторы 6„ и 6> 9 запитывается постоянным напря-. жением, на его выходе формируется электрический сигнал, пропорциональ-. ный закону исследуемых колебаний

X(t).

Этот сигнал подается в блок 13 задержки, где претерпевает сдвиг на время t после чего уже в виде электрического сигнала, пропорционального X(t-(.), поступает на вход 35 перемножающего моста 10, осуществляющего, в силу известного свойства четырехплечих мостов, умножение входного сигнала на функцию изменения сопротивлений активных плеч, 40 в данном слу чае сопротивлений фоторезисторов 6> и 6 .

74

В итоге, электрический сигнал на выходе моста 10 оказывается кратным произведению прямого и задержанного сигналов, т.е. Х() X(t †(,), и он поступает на индикатор 14, который сочетает в себе одновременно интегрирующие и регистрирующие функции (например прибор магнитоэлектрической системы), поэтому по нему производится фиксация оценки автокорреляционной функции исследуемых механических колебаний исследуемого объекта

Т ()(() () ()С1 9

1 о где Т вЂ” время интегрирования.

Таким образом, новому техническому решению присуща высокая точность работы ввиду упрощения конструкции.

Облегчается ее выполнение с большей прецизионностью, а также совершенствуется юстировка светоэлектронных трактов, располагаемых односторонне в устройстве.

Предлагаемый фотоэлектрический коррелятор выгодно отличается от известных и обладает следующими преиМуществами: рациональным взаимным расположением основных элементов, облегчающим их согласованную настройку; использованием осветителя "холодного" свечения, что фактически устраняет температурные погрешности измерения; компактностью (малогабаритностью) ввиду оптимальной близости светосопряженных элементов, лежащих в параллельных плоскостях; высокой надежностью действия в вибродинамических условиях, в основном за счет устойчивого к ним осветителя и т.д.

1092524 х (<)

ВНИИПИ Заказ 3257/34 Тираж 699 Полписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород,.ул.Проектная, ч