Функциональный преобразователь тригонометрических функций

 

Союз Советскик

Социапмсткческик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свиЛ-ву— (22)Занвлено05.01 ° 78 (2!) 2566821/18 24 (51)М. Кл.

G 06 G 9/00 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Гасударственный комитет

СССР

Опубликовано 05,06,80. Бюллетень И 21

Дата опубликования описания 08.06.80 (53) УДК 681. . 332(088.8). по йелам изобретений и открытий

Г. Б. Чхеидзе, И . M. Чантурия, Н. Т. Канделаки, Т. А. Матиташвили, Г. К. Арутюнов и К. Б. Бериашвили (72) Авторы изобретения Я р илиал Всесоюзного научно-исследбва гельского

&A.,ф 1;- !;д (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ -.. ..,;-.",., ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ФУНКБИЙ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной и измерительной технике.

Оно предназначено для моделирования триГонометрических функций и может найт и применение в навигационных информа5 .ционных системах, при моделировании динамических объектов регулирования и ит д .. Известны различного вида функциональные преобразователи для воспроизведения

° тригонометрических функций вида 81ттХ, СОВ Х, ЯХи др. Одно из известных устP ойств содержит опорный генератор, оптическую систему с источником света, конденсорами, зеркалами, световодами, магнитную систему с токопроводящей . рамкой, связанной с модулирующей све — товой поток заслонкой, фотодетекторы и усилйтелй переменйого" тока, причем маг нитная система содержит взаимно пер» пендикулярные зазоры - световоды, в месте пересечения которых помещена зас лонка, в исходном положении перекрываю -. :-йй::=-у-;=,-; щая световой поток в одном из светово»

2 дов, жестко связанная с токопроводящей рамкой (1).

Недостатком такого устройства является ограниченный класс одновременно воспроизводимых функций, низкое быстродействие и надежность.

Наиболее близким к предложенному является оптоэлектронный вычислитель, содержащий генератор опорного напряже» ния, блок излучения, состоящий из источ ника света, оптически связанного с выходной оптической системой, фотоприемники, три поляроида-анализатора, три синхронных детектора, блок вычитания и выходной блок деления f2).

Недостатком этого устройства является, то, что ьновоспроизводит лишь тангенсную зависимость и имеет низкое быстродействие.

Цель изобретения - расширение класса

ОДНОВРЭМЕННО BOCIIPOHSBODHMblK фУНКЦИй, повышение быстродействия и надежности преобразователя.

3 730

Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь тригонометрических функций цополнительно содержит амплитудные модуляторы света, светоделители, собирающие линзы, дифференциальные усилители и источник опорного фазирующего сигнала, причем вы -" хбцная оптическая, система выполнена a виде установленных последовательно кондеасорной линзы и линзовых разделителей светового пучка на первый и второй световые пучки равной интенсивности, на пути каждого из которых последовательно установлены соответствую- щие. входной амплитуцный модулятор света, выходной светоделитель, промежуточный амнйитуцный модулятор света, промежуточный светоделитель, выходной амплитуцный модулятор света и фотоприемники, выходы которых подключены к первым входам соответствующих дифферен« циальных усилителей, вторые входы кото рых соединены с выходом источника опорного напряжения, а выходы цифференциальных усилителей подключены к управляющим входам соответствующих промежуточного и выходного амплитудных моду» ляторов света, управляющие входы входных амплитудных модуляторов света подключены к соответствующим выходам источника опорного фазирующего сигнала," другие выходы первого и второго выходных светоделителей связаны через первую собирающую линзу с первым выхоцом преобразователя, цругие в ходы первого и вторОго промежуточных светоделителей через соответственно первый и второй

-дополнительные выходные светоделители связаны с второй собирающей:линзой, выход которой является вторым выходом преобразователя, и с входами целительного блока, выход которого является третьим выходом преобразователя, причем передняя фокальная плоскость второй собирающей линзы является дополнительным выходом преобразователя.

Оссбенностью изобретения является также то, что в нем делительный блок выполнен оптическим; и второй 24 выходные амплитудные модуляторы света, первый 25 и второй 26 фотоприемники, первый 27 и второй 28 дифференциальные усилители, источник

29 опорного напряжеия.

Устройство работает следующим образом.

Монохроматический когерентный источник 1 света облучает конденсорную и разi делительную линзы 3, которые на выходе формируют два идентичных световых потока 3< и 1 . Эти световые потоки поступают на амплитудные модуляторы

4 и 5 света. Сигналы амплитудных модуляторов 4 и 5 света (АМС) сдвинуты го фазе на Е 2 друг относительно друга, и управляются исходными информативны30 ми сйгналами or источника 6 опорного фазирующего сигнала.

Таким образом при воздействии на ампамплитудные модуляторы 4 и 5 света световых потоков Д-„-- и Э2и сигналов

F F на их выходах будем иметь

J4(X,3,%)= J4 1 h М Р (Х,",+) = J p coo 4F

2 Г

40 где М= —; Х вЂ” длина световой волны

A опорного источника, света;

Р Р2 — постоянные коэффициен41 ты амплитудных модуляторов 4 и 5.света..

45 Световые потоки 34(Х, 9 t ) и 5.(Х,У,t; ) падают на светоделители 7 и

8 соответственно, где они делятся на прошедшие 3," (» >=7„ (X

50 Tlp

31 (Х,,О =7234(, Ф) (2)

ОР и отраженные отр (Х, А)=& 3 (хsp)

Отр

31 (Ау -&23 (Х,Ч,t), (3)

"отр 2 4 > . где f<, f>,$< Я - коэффициенты, характеризующие числовые поНа чертеже приведена принципиаль-, ная схема преобразователя.

Схема содержит когерентный источник

1 света, выходную оптическую систему

2,.выполненную в виде конденссрных и разделительных линз 3, первый 4 и второй 5 входные амплитудные модуляторы света, источник 6 опорного фазирующего сигнала, первый 7 и второй 8 выходные

564

4. светоделители, первую собирающую лин зу 9, связанную с первым выхоцом 10 преобразователя, первый 11 и второй 12

I промежуточные амплитудные модуляторы

5 света, первый 13 и второй 14 промежуточные светоделители, йервый 15 и второй 16 дополнительные выходные светоделители, дополнительные выходы 17, 18, преобразователи, вторую собирающую линзу

l0 19, связанную с вторым выходом 20 преобразователя, делительный блок 21, третий выход 22 преобразователя, первый 23

Формула изобретения

t 7З9564 .8 ствия и надежности преобразователя, он

РйРъТл и <й дополнительно содержит амплитудные

Я у о

О =

Ъ Ъ модуляторы света, светоделители, собирающие линзы, дифференциальные усилители и источник опорного фазирующего

4 сигнала причем выходная оптическая сисЪ 4 где 0 - постоянные коэффициенты.

1,Я. тема выполнена в виде установленных по1 « следовательно конденсорной линзы и лин(12) отражаясь от светоделителей 15

2 зовых разделителей светового пучка на и.16, обРазУют в опРеделенных точках 10 первый и второй световые пучки равной

17 и 18 входной фокал2,ной плоскости - интенсивности, на пути каждого из ковторой линзы 19 дополнительные инфор- торых и едовательно уста о ены соотмационные сигналы ветствующие входной. амплитудный модулятор света, выходной светоделитель, SOIL и 1 2

*„

И промежуточный амплитудный модулятор (<,ëô=Ç И,,О=с1 cosset

0% света, промежуточный светоделит е елит ель выВчу ° и . 1 ъ! ? 2

Д ходной амплитудный модулятор света и

9. фотоприемники, выходы которых подклюкото ые далее, падая на собиратель и з ф у 2О чены к первым входам соответствующ их

20 дифференциальных усилителей, вторые вхоинз 19 в фокусной точке ды которых соединены с выходом источниявляющийся вторым д р р теля ренциальных усилителей подключены к Os 0 Е (14) управляющим входам соответствующих

Вью 1 д у

25 йромёжуточного и выходного амплитуднь

2Х

Прошедшие светоделители 15 и 16 све- модуляторов света, управляющие входы тОВЫЕ ПОТОКИ 3 (Х,2, t) и 3„(Х,q,g) входных амплитудных модуляторов света одновременно с этим поступают на вход

1 2 т т т подключены к соответствующим выход оптического делительного блока 21, ко- источника опорного фазирующего сигнаторый в фокусной точке 22 обРазУет 30 ла, другие выходы первого и второго вытРетий информациОнный сигнал, т. е. тре ходных светоделителей связаны через тий выход преобразователя: первую собирающую линзу с первым высМИи 9 F ходом преобразователя, другие выходы (X 3 t)=- Я 2IP "" -" первого и.второго промежуточных свето1

ВЫХ аСОВ1 Р

31

Э5 делителей через соответственно первый и соЬФР (15) второй дополнительные выходные свето"в р Чета а "рй . Лелнтели свинины с второй сооираююей

Ьых ° «Кк0Р

32 линзой, выход которой является вторым выходом преобразователя, и с входами может . одновременно воспроизводить Ряд вы кодо Р . основных р р т игонометрических функций. ляется третьим выходом преобразователя, причем передняя фокальная плоскость второй собирающей линзы является дополнительным выходом преобразователя. и об азователь три- 2е Преобразователь, о т л и ч а юшийся тем, что в нем делительный гон ометри функц мет ических функций; содержащий шийся тем, что н - блок выполнен оптическим. блок излучения, состоящий из когерент- ло

Источники информации, ного источника света, оптически свя и инятые во внимание при экс пертизе з анного с выходной оптической системой, ® p ок и ис- 1. Авторское свидетельство СССР

% 397872, m, G 01 М 1/28 1972

2 А СССР в еменно воспроиз- . по заявке т ширения класса одновременно Р водимых функций,. повышения быстрод ей- кл. G 06

73956 примет вид:

« ВЫХ (Х,Ч, ) = Я Д Р„2 (ЬЮ М СОЗ д ) 7 (5) где Е =Е„= Ы2, 15

Прошедшие пучки света Э „ (х»ЧЯ и д (х 3 И) проходят через амплитуд»» ные модуляторы 12, 24 и 11, 23 света соответственно. При этом на светодели20 тели 14 и 13 поступают световые пото". „2(Х,ЧА) =Р „(Х,Ч,М) З (y„qP. (>Ч»1)= 4 2(Х,Ч» ) Д (X g <) где Р v Р - постоянные коэффициенты амплитудных модуляторов 12 и 11 света;, ЗО „(X,Ч,Ь) И»«(Х,,.Ь) - меняющиеся коэффициенты амплитудных модулятО ров 12, 11,:

Световые потоки 55

342СХ»Ч»м и

Д (x,,Яделятся светоделителями 13, 14 на две части, про- 40 шедшие и отра женные (Х,Ч,<) =r -,) (X Ч ). (Х»Ч» ) Д (Х»Ч»А) (7} 45

АР

4(, << <<>>=8> J„ (X,Ч,t);

Ди (хАЫ=ЕАЭ (Х,ЧИ

Gap где, f, I)4, <> f4 - коэффициенты, характеризующие числовые постоянные светоделителей 14, 13. 55 g (.Х qp)Прошедшие пучки света },, (Х,Ч,t) и

""n (%,Ч,О подаются на амплитудные мо- >îð дуляторы 23, 24 света и преобразуются в электрические сигналы в фотоприемни

«,И; t»= —

3 „„(Х,Ч,И (9) 54н 4 F =О .9Ьм F

СО »)F =Q СОЭ ФР

Qм(ХМ) = стоянные светоделителей 8и 7.

Отраженные световые потоки Э (хзф

Яс » и Jg, (х, » t) падают на собирательную стр линзу 9, в фокусной точке 10 которой формируется первый выходной информа цирнный сигнал вида Ври (Х»Ч»И=38 (<» 5»<>+«)Т (<» 3»М (H отР "о -р или с учетом (3) и (1) выражение { 4) 4 6 ках 26, 25. На выходе фотоприемников с учетом (7) получим: () " Зк.5(Х» М „,(Х»,t) (2()=34 +(Х,Ч,<> З,Ч, ) (8) где 1((Х,Ч,t)«it„(X,Ч;Ь) — меняющиеся коэффициенты амплитудных модуляторов 23, 24 света.

Электрические сигналы ()1 6 и 0>t поступают соответствующим образом на первые входы дифференциальных усилителей 27, 28, на вторые входы которых с источника 29 подается опорное напряжение.

Выходы дифференциальных усилителей

27, 28, вырабатывающих управляющие си| палы Кщр (1® о () пр -(2() (4:>» попарно соедйнены с амплитудными модуляторами 12, 24 и 11, 23, которые установлены соответственно вдоль первого и второго оптических пучков.

В установившемся режиме U<(4) -(j м из выражения (8) можно определить

Поскольку характеристики соответствующих амплитудных модуляторов 12„24 и

11, 23 света идентичны и на них дейст- вуют одни и те же управляющие сигналы, то

<4(Х,Ч, )=k (Х,Ч,%)

I (Х j,И=14(Х, У) (0)

Отраженные световые потоки со свето« делителей 14 и 13 с учетом (6), (7), (9) и (10) будут равньг.

Р, и

2 =F -,) (ХЧЬ)= О 3.

44 3 12, )» Я «) (ХЧ ) 8 (Х» t> 3 2 » » Пр

= } ММ=- — о (ХЧ, )

ОТР 34 31 (Х»Ч»1) 1» (Ю

Ю . с учетом (2) и .(1) из выражения (11) получим

739584

„,n 115

1 I I I I II! 1»

/ / /

О М / //lг

Ш.1ИИПИ Заказ 3048/8 Тираж 751 Подписное

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

:Pig

I !

1 ! L

1

1