Фотоэлектрический анализатор спектра

 

(72) Автор изобретения

A.Á.Лукашенок

Рижский Краснознаменнык институт-инженеров гражданской авиации им.Ленинского комсомола (7.! ) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

СПЕКТРА

Изобретение относится к электро измерительной технике, предназначено для одновременного анализа гармоник спектра различных исследуемых процессов и может быть использовано, в частности, при экспериментальных исследованиях нестационарных характеристик моделей воздушных судов в аэродинамических трубах.

По основному авт.св. У 808956 известный анализатор содержит перемно1в жающие мосты с фоторезисторами,све" тооптический преобразователь, saдатчик вынужденных колебаний, тензоусилитель, аттенюатор, сумматоры, интеграторы и регистратор (l$, 1S

Недостатком устройства является. ограниченная глубина гармонического исследования, т.е. точность анализа, по причине измерения лишь первых

20 трех гармонических составляющих изучаемых процессов, что недостаточно на сегодняшний день, в частности, для исследований перекрестных

2 производных устойчивости в аэродинамических экспериментах.

Цель изобретения - повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном анализаторе, содержащем фоторезистивные перемножающие мосты, соответственно по два в канале каждой гармоники,и, кроме того, два дополнительных в канале третьей гармоники, светооптический преобразователь, сопряженный с фоторезисторами всех мостов, задатчик вынужденных колебаний, механически связанный со светооптическим преоб" раэователем и с преобразователем нагрузок, выходы которого через тензоусилитель подключены ко входам аттенюатора и обоих мостов канала первой гармоники, сумматоры, интеграт.зры, выходы которых соединены с бло» ком регистрации, при этом выходы синфазного моста канапа первой гармоники подключены ко входам первого

8859,1 7 интегратора и одновременно ко входам обоих мостов канала второй гармоники, выходы квадратурного моста канала" первой гармоники подключены ко входам второго интегратора, выходы квадратурного моста канала второй гармоники подключены ко входам третьего интегратора и, первого синфазного и первого квадратурного мостов канала третьей гармоники, выходы синфаэного моста канала второй гармоники соединены со входами первого сумматора, другие входы которого связаны с выходами аттенюатора, а выходы подключены ко входам четвертого интегратора и первого синфазного и второго квадратурного мостов канала третьей гармоники, выходы обоих сиы.фазйых и квадратурных мостов канала третьей гармоники соединены соответственно со входами второго и третье-, го сумматоров, выходы которых подключены ко входам пятого и шестого интеграторов, дополнительно введены два фоторезистивных перемножающих моста канала четвертой гармоники, причем входы синфазного моста канала четвертой гармоники подключены к выходам второго квадратурного моста канала третьей гармоники, а выходы - ко входам седьмого интегратора, входы квадратурного моста канала четвер- . той гармоники связаны с выходами второго синфазного моста канала треть ей гармоники, а его выходы соединены со входами четвертого сумматopa,äðóгие входы которого подключены к выходам аттенюатора,а вйход соединен.

1 со входом восьмого интегратора.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

AHRHHsRTQp содержит задатчик вынужденных колебаний, преобразователь 2 нагрузок, тензоусилитель 3, перемножающие фоторезистивные мосты

4-.13, состоящие из синфазных 4,6,8, 10,12 и квадратурных 5,7,9,11,13 мостов, светооптический преобразователь 14, аттенюатор 15 сумматоры

16-19, интеграторы 20-27 и блок 28 регистрации.Светооптичеекмй преобразователь 14 включает в себя, заключенные в единый светонепроницаемый корпус осветитель, механический модулятор в виде двух цилиндрических эксцентриков с экстремумами, сдвинутыми друг относительно друга на угол 90 о и фотореэисторы перемножающих мос тов 4-13.

Анализатор работает следующим об- разом.

Анализируемый сигнал, например, в виде напряжения u(t), снимаемого с выхода тензоусилителя 3 подается на входные диагонали мостов 4 и .5 канала первой гармоники, а также на вход аттенюатора 15, с выхода которого снимаем сигнал кратный оМ

Ф

>0 При вращении механического модулятора светооптического преобразователя 14 световые потоки, падающие на фотореэисторы мостов 4-13, изменяются по синусно-косинусным законам первой гармоники, что приводит к пропорциональному изменению сопротивлений этих фотореэисторов,причем противофаэно у фоторезисторов отдельного моста. В мостах 4-13 реализуется известное свойство четырехплеч ного моста осуществлять умножение сигнала во входной диагонали на функцию изменения сопротивлений активных плеч с фоторезисторами. Согласно этому положению, на выходе мостов 4 и 5 .канала первой гармоники анализатора получаем сигналы, пропорциональные синусной и косинусной составляющим входного сигнала.Выходы моста 4 соецинены со входами мостов 6 и 7 канала второй гармоники анализатора,на выходах которых получаем сигналы, пропорциональные для моста 6 ugt) = u(t) sinew ; дл я моста 7 — u$t) = u(t). sin 2чй.

Сигналы с выходов моста 6 и аттенюатора 15 подаются в противофазе на входы сумматора 16, на выходах которого получаем сигнал, пропорциональный

40 u (t) = u (t) cos 2

Этот сигнал поступает на входы мостов 8 и 11, а сигнал с выходов моста

7 — на входы .мостов 9 и 10. Поэтому на выходах мостов 8-11 канала третьей

45 . гармоники анализатора получаем сигналы, пропорциональные для моста 8 -О (Ф)=0(1)соЯа Ы м для моста 9 -+(4)ÜU®аМi11wt соэиi ;

50 для моста 10 -$(t) U(1)S!n let -УпМ; для моста 11 -09()ЩЦс(щ ц -рщщ .

Выходные сигналы мостов 8 и 9 согласно, а 10 и ll âñòðå÷íî (противо-. фазно) подключены соответствующим

:образом попарно ко входам сумматоров

17 и 18, на выходах которого получаем сигналы, пропорциональные для сумматора 17 -0„(Ц=0()фп3,ц ; для сумматора 18 -0„„(4)=-0(Ф).СоВЬиФ.

885917 вертой гармоники, отличающиеся высокой степенью фазовой синхронности между собой. За счет столь глубокого проникновения в гармоническую струкS туру исследуемого процесса точность его анализа существенно повышается.

Сигналы с выходов мостов 10 н 11 поступают соответственно на входы мостов 12 и 13, канала четвертой гармоники (п=4) анализатора и с их выходов снимаем сигналы, пропорциональные .для моста 12 -Ощ (ФфQ(t)sin4igt для моста 13 — 0 (Ф)= 0(Ф) зИ Ought .

Сигналы с выходов моста 13 и аттенюатора 15 в противофазе подаются на входы сумматора 19 и с его выходов снимаем сигнал, пропорциональный

u<+(t) = u(t) ° cos 4m t.

После интегрирования в интеграторах

20-27 сигналов получаем сигналы, кратные коэффициентам ряда Фурье а„, в, а, в, а>, в, а, и в фиксируемые блоком регистрации 28.

Итак, при непрерывном вращении вала задатчика, 1 с угловой скоростью ш на выходах анализатора одновременно получаем электрические сигналы, кратные коэффициентам ряда

Фурье первой, второй, третьей и четФормула изобретения

19 Фотоэлектрический анализатор спектра по авт.св. Ф 808956,о т л и,ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него дополнительно введены два фоторезис15 тивных перемножаннцнх моста канала четвертой гармоники, причем входы синфазного моста этого канала подключены к выходам второго квадратурного моста канала третьей гармоники, ЗФ а выходы — ко входам седьмого инте-. гратора, входы квадратурного моста введенного канала связаны с выходами второго синфазного моста канала третьей гармоники, а его выходы coelg динены со входами четвертого сумматора, другие входы которого подключены к выходам аттенюатора, а выход сое-, динен со входом восьмого интегратдра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

У 808956, кл. G 01 и 23/16, 1979.