Фотоэлектрический анализатор спектра

 

ОП ИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнвлнстнчвсинх

Республик ю883783 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25. 03. 80(21) 2897343/18-21 с присоединением заявки М (23 ) Приоритет— (5! )М. Кл. а О1 а 23!16

3Ьоудерстеепай комитет

СССР оо делан изобоетеиий и отхрытиИ

Опубликовано 23. 11. 81. Бюллетень Рй 43

Дата опубликования описания 23.11.81 (53) УДК 621е317э . 757 (088. 8) r (72) Автор изобретения

А. Б. Лукашенок (7l ) Заявитель

Рижский Краснознаменный институт инже гражданской авиации им. Ленинского ко (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к электраизмерительной технике, предназначено для одновременного определения составляющих первой, второй и третьей гармоник анализируемого сигнала и может быть использовано, в частности,в аппаратуре- гармонического анапиза для экспериментальных исследований нестационарных характеристик моделей летательных аппаратов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее перемножаю» . щйе мосты с фоторезисторами, свето;оптический преобразователь, задат .чйк вынужденных колебаний, тензоусилитель, аттенюатор, сумматоры,ин— теграторы и блок регистрации P j.

Однако точность анализа известным устройством .недостаточна из-за взаимовлияния перемножающих мостов.

Цель изобретения — повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается тем, чта в фотоэлектрический анализатор спектра, содержащий перемножающие мосты с фотарезисторамть, соответственно по два в каналах первой и второй гармоники и четыре моста в канале третьей гармоники, светоопти-: ческий преобразователь, оптически связанный с фоторезисторами всех мостов, задатчик вынужденных коле10 баний, механически сопряженный со светооптическим преобразователем и с преобразователем нагрузок, выходы . которого через тензоусилитель подИ ключены ко входам аттенюатора и ко входам обоих мостов канала первой гармоники, источник постоянного напряжения, сумматоры, интеграторы, выходы которых соединены с блоком регистрации, при этом выходы синфазного и квадратурного мостов канала первой гармоники и квадратурного моста канала второй гармоники подключены ко входам первого, второго и третьего

883783 интеграторов, выходы синфазного моста канала второй гармоники соединены со входами первого сумматора, другие входы которого связаны с выходами аттенюатора, а выходы подключены ко входам четвертого интегратора, выходы мостов канала третьей гармоники соответственно попарно соединены со входами второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены ко входам пятого и шестого интеграторов, дополнительно введен осветительный мост, подключенный к выходу источника постоянного напряжения и состоящий из двух резисторов, и двух излучателей, оптически связан-. ных с фоторезисторами первого сийфазного и второго квадратурного мостов канала третьей гармоники„ .причем входы мостов каналов второй и третьей гармоники и вход осветительного моста подключены к выходам источника постоянного напряжения, а синфазный мост канала первой гармоники и квадратурный мост канала второй гармоники выполнены в виде двух фоторезисторов и двух излучателей, первые из которых оптически связаны с фоторезисторами обоих мостов канала - гвторой гармоники, а вторые — с фоторезисторами второго синфазного и первого квадратурного мостов канала третьей гармоники.

Ка чертеже представлена структурная схема анализатора.

Анализатор содержит задатчик 1 вынужденных колебаний, преобразователь

2 нагрузок, тензоусилитель 3, аттенюатор 4, мосты 5-12 с фоторезисторами, осветительный мост 13, светооптический преобразователь 14, сумматоры 15-17, источник 18 постоянного напряжения, интеграторы 19-24 и блок 25 регистрации. Мосты 5 и 7 имеют в плечах фоторезисторы и излучатели переменной освещенности, мосTbI 6,8-12 - фоторезисторы и резисторы, а осветительный мост 13 — резисторы и излучатели переменной освещенности.

Анализатор работает следующим образом.

Анализируемый сигнал u(t), пропорциональный исследуемым нагрузкам, подается через тензоуноситель 3 на входные диагонали мостов 5 и 6 и на вход аттенюатора 4.

При вращении модулятора светоопти= ческого преобразователя 14 с угловой скоростью <щ освещаемые площади светочувствительных площадок фоторезисторов мостов 5-12 будут изменяться по гармоническим законам первоц гармоники, причем попарно дифференциаль но, а именно в мостах 5, 8, 9 и 12 по закону sin gJ t а в мостах 6, 7, 10 и

11 по закону cos ugt.

В силу известного свойства одинар1р ных омических мостов осуществлять умножение сигнала во входной диагонали на функцию изменения сопротивлений плеч, на выходе мостов 5 и 6 канала первой гармоники анализатора получаем сигналы ппопоопиональные: у моста 5 — 0,(t) е U(t) inst (1) у моста 6 — U< (t) = 0 (t) coscgt (2)

Пропорционально закону выходного Р . сигнала моста 5 изменяется освещенности его излучателей переменной освещенности.

Известно, что световые потоки излучателей переменной освещенности, 25 падающие на светочувствительные слои фоторезисторов, равняются произведениям освещенности на освещаемые площади.

Поэтому на выходе мостов 7 и 8 каур нала второй гармоники анализатора получаем сигналы, пропорциональные: у моста 7 — 0 .()=- U(t) sin.cdt (3)

3(=, 2 у моста 8 — 0 (t)=- 0(t) 5 inaut (4)

Выход моста 8 соединен с одним из входов сумматора 15, другой вход которого противофазно связан с выходом аттенюатора 4, и на его выходе получаем электрический сигнал, про4 порциональный:

4, t) = 0 (t) cos2(N t (5) Излучение излучателей переменной освещенности моста 7 будет изменяться согласно его выходному сигналу, пропорциональному sin 2(5 t.

Излучение излучателей переменной освещенности осветительного моста

13, связанного с выходом сумматора

Ж 15, будет изменяться соответственно по закону, пропорциональному

С05 ай в

В результате изменения сопротивлений фоторезисторов мостов 9, 10, 11

ss и 12 канала третьей гармоники будут кратны: у моста 9—

R® -1 о+ R> (U(4)518 2%65маЦ, (6) 5 .88378

I где R — среднее значение сопротивлео ния фоторезистора;

gR - максимальная величина прира Ь! щения сопротивления фоторезистора; 5 у моста 10—

Р И;) = йо+ ьй,„(0И;) сов 2сМсов вФ.), (!) у моста ll

1 % = о + ЬЯ,„В() Ыи 2В Соба13 (8 1О у моста 12—

Р.И,) =a,+RR EU(4)coS2са ювМ.<®

Выходные сигналы мостов 9 и 10 согласно, а мостов 11 и 12 встречно-попарно соединены со входами сум- Ф5 маторов 16 и 17, на выходе которых получаем сигналы, пропорциональные: у сумматсра !6—

0Б® — U(<) ыи зи)Ь, ИО) 20 у сую атора !7 (4() = 0() cos он., («) После интегрирования в интеграторах 19-24 сигналов получаем составля- 25 ющие первой, второй и третьей гармоники разложения в ряд Фурье анализируемого сигнала, поступающие в блок 25 . :-=. регистрации.

Таким образом, при непрерывном вра- 50 шении вала задатчика 1 вынужденных колебаний на выходе анализатора одновременно измеряем коэффициенты ряда

Фурье первой, второй и третьей гармоник. За счет обеспечения оптоэлектронной связи между элементами мостов электрической схемы достигается высо кая точность его работы, поскольку такой вид связи обладает хорошей помехозащищенностью и исключает вза- О имовлияние друг на друга отдельных трактов анализатора.

Формула изобретения

Фотоэлектрический анализатор спектра, содержащий перемножающие мосты с фоторезисторами, соответственно по два в каналах первой и второй гармоники и четыре моста в канале третьей гармоники, светооптический преобразователь, оптически связанный с фоторезисторами всех мостов, задатчик вынужденных колебаний, механически сопряженный со светооптическим преобразователем и с преобразователем нагрузок, выходы которого через тензоусилитель подключе- " ны ко входам аттенюатора и ко входам обоих мостов канала первой гармоники, источники постоянного напряжения, сум маторы, интеграторы, выходы которых соединены с блоком регистрации, при этом выходы синфазного и квадратурнсго мостов канала первой гармоники и квадратурного моста канала второй гармоники подключены ко входам первого, второго и третьего интеграторов, вы ходы сияфазного моста канала второй гармоники соединены со входами первого сумматора, другие входы которого связаны с выходами аттенюатора ° а выходы подключены ко входам четвертого интегратора, выходы мостов канала третьей гармоники соответственно попарно соединены со входами второго и третьего сумматоров, выходы кото. рых подключены ко входам пятого и шестого интеграторов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него дополнительно введен осветительный мост, подключенный к выходу источника постоянного напряжения состоящий из двух излучателей, оптически связанных с фоторезисторами первого синфазного и второго квадратурного мостов канала третьей гармоники, причем входы мостов каналов .второй и третьей гармоники и вход осветительного моста подключен к выходам источника постоянного напряжения, а синфазный мост канапа первой гармоники и квадратурный мост канала второй гармоники выполнены в виде двух фоторезисторов и двух излучателей, первые из которых оптически связаны с фоторезисторами обоих

Ю мостов канала второй гармоники, а вторые — с фоторезисторами второго синфазного и первого квадратурного мостов канала третьей гармоники.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 27452?6/18-21, кл. G 01 R 23/16, 31 ° 10.79.

883783

Составитель А. Орлов

Редактор О. Половка Техред З.Фанта Корректор И. Демчик

М В Ю

Заказ 10218!68 Тирак 735 Подписное

ВНККПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.л

Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4