Оптоэлектронный функциональный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G06G9/00 

Изобретение относится к оптоэлектронике, точнее к устройствам обработки аналоговых данных, и может быть использодано в различных системах обработки информации, что позволит повысить качество продукции, производимой посредством этих систем.

Известен оптоэлектронный функциональный преобразователь, который содержит источник света, оптический аттенюатор, позиционно-чувствительный фотоприемник, источник питающего напряжения, резистор нагру.зки, дифференциатор, схему сравнения, источник постоянного эталонного напряжения, интегратор и регулятор уровня выходного сигнала, который .выполнен в виде управляемого аттенюатора t 3

Недостатком этого функционального преобразователя является относительн низкая точность.

Наиболее блиэким по техническому решению к предлагаемому является оптоэлектронный функциональный npeo6paзователь, который содержит светозащитный корпус, поворотную ось, управляемый источник света, светопровод, теневую маску, функциональный фоторезистор, второй источник света, вращающуюся диафрагму, фотопотенциометр и формирователь прямоугольных импульсов, оптоэлектронный функциональный. преобразователь формирует непрерывно подынтегральное ядро функции корреляции. Непрерывность значений обеспечивается возможностью плавной перестройки времени задержки сигнала, возбуждаемого в функциональном фо орезисторе управляемым источником света. Плавная перестройка осуществляется за счет изменения углового положения входной оси с теневой маской 2 }.

Недостатком известного оптоэлектронного функционального преОбразователя является, во-первых,, сложность нормирования выходного сигнала функционального фоторезистора. Нормирование выполняется фотопотенциометром, имеющим, закон измерения величины сопротивления резистора, обратный изменению сопротивления функционального фоторезистора. Высокая точность согласования этих законов затруднительна и рассогласование не удается получить менее 1,5-2,5%, В ряде случаев это недопустимо, так как приводит к возникновению неоднозначности в выходном сигнале и в результате снижает общую точность функционирования преобразователя. Во-вторых, точность установки времени задержки, а следовательно и разрешающая способность преобразователя, не превышает 0,8-1,0%, Это также влияет на конечную точность, ограничивая ее .

Целью изобретения является повышение точности функционального преобразования

Поставленная цель достигается тем что в оптоэлектронный функциональный преобразователь, егодержащий выходной формирователь прямоугольных импульсов, цилиндрический светозаицитный корпус, по продольной оси симметрии которого установлена поворотная ось, внутри цилиндрического светозащитного корпуса последовательно установлены и оптически связаны управляемый источник света, электрический вход которого является первым входом преобразователя,светопровод ,те.невая маска, закрепленная на поворотной оси,и

-функциональный фотррезистор, один

вывод которого связан с вторым входом преобразователя, нормирующий источник света, оптически связанный с нормирующим фотопреобразователем, выход которого подключен к входу выходного формирователя прямоугольных импульсов, введены источ-ник постоянного напряжения и источник постоянной подсветки , оптически связанный с функциональньни фоторезистором, причем длина волны излучения источника постоянной подсветки лежит вне спектра поглощения

1фртопроводимости материала функционального фоторезиотора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала через нормирующий источник света, который выполнен управляе МЫГ.1, а нормирующий фотопреобразователь выполнен в виде соединенных последовательно первого и второго фоторезисторов, общий вывод которых является выходном нормирующего фотопреобразователя, а свободные выводы первог и второго фоторезисторов подключены соответственно к выходу источника постоянного напряжения и к шине нулевого потенциала.

На чертеже представлена схема предлагаемого оптоэлектронного функционального преобразователя.

Преобразователь содержит цилиндрический светозащитный корпус 1, поворотную ось 2, управляемый источник 3 света, светопровод 4, теневую маску 5, функциональный фоторезистор 6, нормирующий источник 7 света, выполг ненный управляе1Ф1м, нормирующий фотопреобразователь 8, выполненный в виде первого 9 и второго 10 фоторезисторов, выходной формирователь 11 прямоугольных импульсов, источник 12 постоянного напряжения и источник 13

постоянной подсветки.

Оптоэлектронный функциональный преобразователь работает следующим . образом.

Один из преобразуемых сигналов поступает на управляемый источник 3 света. Световой поток, излученный .этим источником 3 света и несущий информацию о сигнале, через светопровод 4 и теневую маску 5 поступает на активную поверхность функционального фоторезистора 6. Функциональный фоторезистор 6 преобразует световой поток в электрический сигнал,которьзй оказывается задержанным на время релаксации фототока, которое зависи от у лового положения теневой маски 5, интенсивности светового потока, излучаемого управляемым источником 3 света, а .также от уровня подсветк функционального фоторезистора б от источника 13 подсветки. При этом перестройка времени релаксации поср ством изменения положения теневой маски 5 является грубой перестройкой, а изменения уровня подсветки от источника 13 - точной Перестройка времени релаксации з счет изменения интенсивности светового потока, излучаемого управляемым источником 3 света, мал.о приемлема, так как.влечет за собой значительное изменение в уровне выходного сигнала, что приводит к возникновению искажений. В то же время перестройка времени релаксаций за сче изменения интенсивности излучения источника 13 подсветки не влечет изменения в уровне сигнала. Это обусловлено тем, что длины волн света излучаемые источником 13, лежат вне спектра поглощения фотопроводимости материала функционального фоторезис тора б, Источник 13 подсветки выбран таким Образ.ом, чтобы длины волн излучаемого им света поглощались центра ми прилипания. Последние не влияют не величину фотопроводимости, а еле довательно й на уровень выходного сигнала, так как их влияние распрос траняется лишь .на процессы релаксации. Для возбуждения центров прилипания необходим .свет с большими длинами волн по отношению к длинам волн, возбуждающим фотопроводимость Центры прилипания влияют на протяженность начального участка релакса ционного процесса фототока. При увеличении уровня возбуждения центров прилипания (увеличения их уровня заселенности но.сителям тока) протяженность начального участка релаксационного процесса фототока уменьшается. Изменения уровня возбуждения центров прилипания управляются интенсивностью излучения источника 13, При этом оказывается, что весь диапазон изменения интенсивности излучения источника 43 влияет на часть протяженности релак сационногр процесса (10-25%) фототока; т,е, изменением в широких пределах интенсивности подсветки остигается точная, с высокой разреающей способностью перестройка времени задержки сигнала функциональным фоторезистором 6. Таким образом, диапазон длин волн источника 13 подсветки должен лежать в пределах - а Е« п Ё Dn Fn где. 3f,- длина волны света, излучаемая третьим -источником; ti - постоянная Планка;. с - скорость энергия квазиуровня Ферми-центров прилипания; энергия демаркационного уровня центров прилипания. Второй сигнал, подлежащий функциональному преобразованию, поступает на электроды функционального фоторезистора б,где происходит его перемножение с задержанным первым-сигналом. С выхода функционального фоторезистора 6 результйрукицйй сигнал поступает на управляемый нормирующий источник 7 света, где происходит его преобразование в световой сигнал,который облучает последовательно соединенные фоторезисторы 9 и 10, Со средней точки этого делит теля сигнал через выходной формирователь 11 прямоугольных импульсов поступает на выход оптоэлектронного функционального преобразователя. Управляемый нормирующий источник 7 света и нормирующий фотопреобразователь 8 (фоторезисторы 9 и Ip) являются нормирующим узлом, который устраняет зависимость амплитуды сигнала от времени задержки. Это проис -.ходит благодаря тому, что оба фото-, резистора 9 и 10 включены последовательно и облучаются одним источником 7 света. Отсюда следует,что изменения уровня их освещенности не влияют на величину их выходного напряжения,так как они представляютсобой постоянный делитель напряжения. Изменения их освещенности,возникающие при изменении уровня сигнала, влекут за .собой только лишь согласованное изменение их величины, но не изменения соотношения их величин, т.е, коэффициент деления делителя напряжения, образoBai-iHoro фоторейисторами 9 и 10, остается постоянным в широком диапазоне изменения их освещенности, Для того, чтобы фоторезисторы 9 и 10 не оказывали влияния на время задержки сигнала, они выполняются из материала, имеющего значительно меньшую инерционность, чем материал функционального фоторезистора б, Так, если функциональный фоторезистор б выполнен на основе полупроводниковых соединений типа А В°, то

фоторезисторы 9 и 10 должны быть выполнены, например, на основеSf, легированного 2пили ,и.

Повышение точности функционирова ния оптоэлектронного функционального преобразователя достигается введением источника 13 подсветки, световой поток которого возбуждает центры прилипания в функциональном фоторе х зисторе 6. Благодаря этЬму появляет-. ся возможность плавно, с большой разрешающей способностью управлять временем задержки сигнала, так как весь диапазон изменения напряжения питания источника , а следовательно и интенсивность его потока, влияет лишь-на 1.0-25% диапазо- на времени задержки; Это в свою очередь означает, что по сравнению с перестрой.кой времени задержки йзменением интенсивности светового потока от основного источника 3 света в 4-10 раз возрастает разрешаквдая способность установки задержки, что

позволяет более точно воспроизвести функцию корреляции.

Кроме того, повышение точности достигается вследствие замены нормирующего узла, выполненного на фотопотенциометре и требующего точного согласования законов перестройки, на нормирующий узел, выполненный на основе управляемого источника 7 и делителя напряжения из двух последовательно соединенных фоторезисторов 9 и 10; коэффициент деления при любой их освещенности, а значит и любом сигнале, остается постоянным, следовательно погрешности, связанные с рассогласованием нормируквдего узла, исчезают и точность оптоэлектронного функционального преобразователя повышается.

Разработанный оптоэлёктронный функциональный преобразователь, сохраняя функциональные преимущества известного,, обладает повышенной точностью функционального преобразования и высокой разрешающей способностью.

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ,содержащий выходной формирователь прямоугольных импульсов, цилиндрический светозащитный корпус, по продольной оси симметрии которого установлена поворотная ось, внутри цилиндрического светозащитного корпуса последовательт но установлены и оптически связаны управляемый источник света, электрический вход которого является первым входом преобразователя, светопровод, теневая маска, закрепленная на поворотной оси, и функциональный фото-резистор, один вывод которого связан с вторым входом преобразователя, нормирующий источник света, оптически связанный, с нормирующим фотопреобразователем, выход которого подключен к входу выходного формирователя прямоугольных импульсов, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены источник постоянного напряжения и источник постоянной подсветки, оптически связанный с функциональным фоторезистором, при- , чем длина волны излучения источника постоянной подсветки лежит вне спектра поглощения фотопроводимости материала функционального фоторезистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала через 5 нормирующий источник света, который . (Л выполнен управляемым, а нормирующий. фотопреобразователь выполнен в виде соединенных последовательно первого и второго фоторезистров, обвщй вывод которых является выходом нормирующего фотопреобразователя, а сво,бодные выводы первого и второго фоторезисторов подключены соответственно к выводу источника постоянного на«i пряжения и к шине нулевого потенциаОд ла . . ; о: 00 CD