Фотоэлектрический коррелятор Советский патент 1986 года по МПК G06G9/00 

f

Изобретение относится к аналоговым вычислительным устройствам и предназначено для использования в аппаратуре корреляционного анализа случайнык процессов при изучении ко- лебаний различных механических систем, в частности вибраций авиационных двигателей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем оперативной настройки коррелятора на требуемый частотный диапазон.

На фиг. 1 представлена конструкци механической части предлагаемого фотоэлектрического коррелятора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-В на фиг. 1; на фиг. 4 - принципиальная электрическая схема устройства.

Механическая часть коррелятора содержит корпус 1, внутри которого установлен инерционный элемент 2, снабженный прорезью 3, на одной из внутренних стенок которой размещен осветитель 4. Параллельно стенкам прорези 3 к корпусу прикреплен модулятор 5 света в виде плоской непрозрачной шторки, снабженной поперечны окном. На другой внутренней стенке прорези попарно размещены чувстви- тельные площадки четырех фоторезисторов 6 (,), оптически через окн шторки сопряженных с осветителем 4. Внутри инерционного элемента 2 выполнена полость 7, заполненная электровязкой жидкостью. Внутри полости 7 установлена упругая пластинчатая диафрагма 8, к середине которой прикреплен шток 9, другой конец которог прикреплен к корпусу 1. На внутрен- них стенках полости размещены электроды 10 и 11, подключенные к источнику напряжения, а шток 9 пропущен в отверстие, снабженное сальниками 1 2 .

Электрическая часть (фиг. 4) содержит два четырехплечих дифференциальных моста: преобразующий 13 и перемножающий 14, в смежные активные плечи которых попарно включены фото- резисторы 6, -6, , а другие их плечи образованы токозадающими резисторами 15 (15,-15j,), при этом все однотипны элементы имеют идентичные параметры. Входная диагональ преобразующего мое та 13 параллельно с осветителем 4 подключена к источнику 16 постоянного напряжения U, а его выходная диа

5

Ю

я 15

20 25 мзо о о45

50 е - 55 238И6 2

гональ через, блок 17 задержки связана с входной диагональю перемиожаю- щего моста 14, выходная диагональ которого соединена с индикатором 18. Электроды 10 и 11 подключены к источнику 19 напряжения.

Фотоэлектрический коррелятор работает следующим образом.

Закрепленный на исследуемом объекте корпус 1, равно как и шторка 5, колеблется по закону исследуемого входного сигнала x(t). При этом инерционный элемент 2 с плоским осветителем 4 постоянной освещенности, как и размещенные на стенке его прорези 3 фоторезисторы 6 -6 , ввиду подбора коэффициента (К) жесткости подвижной системы устройства, а также ее массы (т) остается в стационарном положении, т.е. неподвижным. Установление определенного для данной рабочей, частоты соотношения между массой и коэффициентом жесткости подвижной системы для обеспечения указанной неподвижности производится регулировкой величины постоянного напряжения, подаваемого на электроды 10 и 11, предназначенные для изменения вязкости жидкости в полости 7 инерционного элемента 2, путем наведения электростатического поля, что влияет на уп- ругость диафрагмы 8 ввиду соответствующего защемления ее концов. Вследствие наклонного положения электродов 10 и 11, при приложении определенного значения постоянного напряжения к ним величина наведенного электростатического поля является неодинаковой пе всей полости 7, уменьшаясь к ее центру, и зависит от расстояния от оси штока 9. Поэтому в периферийной зоне происходит фактически полное затвердевание жидкости и защемление диафрагмы 8 увв - личивается с возрастанием величины постоянного напряжения, что предопределяет изменение упругости подвески инерционного элемента 2 к корпусу 1, т.е. коэффициента жесткости подвижной системы устройства.

В результате, окном шторки осуществляется Модуляция световых потоков, падающих от слоя люминофора осветителя 4 на светочувствительные площадки фоторезисторов, что ведет к пропорциональным изменениям величин их сопротивлений, причем противофазно

З-;

у фоторезисторов каждого состыкованного вертикального ряда, например

Кб,-б, ()(t)l , где R - cVeднee значение сопротивления фоторезистора, т.е. при освещени половины его светочувствительного слоя, когда x( (t) - изменение приращения сопротивления фоторезистора.

Поскольку преобразующий мост 13, в активные плечи которого включены фоторезисторы 6 и 6,j , запитывается постоянным напряжением от источника 16, на .его выходной Диагонали формируется электрический сигнал, пропорциональный закону x(t) иccлeдye й IX колебаний. Этот сигнал подается в блок 17 задержки, где претерпевает сдвиг на время i , после чего уже в виде электрического сигнал, пропорционального x(), поступает на входную диагональ перемножающего моста 14, производящего в силу известного свойства четырехплечих мостов, умножение входного сигнала на функцию изменения сопротивлений активных плеч, а именно фоторезисторов 6j и 6 .

В итоге электрический сигнал на выходной диагонали перемножающего /моста 14 оказьгеается кратным произведению прямого и задержанного сигналов, т.е. x(t)x(t-t),поступающего на индикатор 18, который сочетает в себе одновременно интегрирующие и регистрирующие функции (например, измерительный прибор магнито-элект- рической системы) и поэтому по нему ведется фиксация оценки автокорреляционной функции колебаний исследуемого объекта т

R,, (1 ) Mx(t).x(t-t) dt,

о

где Т - время интегрирования.

Таким образом, предлагаемому фотоэлектрическому коррелятору присущи улучщенные эксплуатационные свойства вследствие возможности оперативного изменения коэффициента жесткости крепления подвижной системы.

Формула изобретения

Фотоэлектрический коррелятор, содержашсий корпус, внутри которого установлен инерционный элемент, вы- полненный в виде, параллелепипеда.

на одной из торцов которого параллельно торцовой грани выполнена прорезь, на одной из внутренних стенок которой размещен осветитель, выпол- . ненный в виде слоя люминофора, а на другой внутренней стенке прорези попарно размещены чувствительные площадки четырех фоторезисторов, параллельно стенкам прорези к корпусу при- креплен модулятор света в виде плоской непрозрачной шторки снабженной поперечным окном, лрн этом осветитель через окно шторки оптически сопряжен с фоторезисторами, верхняя и нижняя кромки окна шторки модулятора света совмещены с серединами чувствительных площадок фоторезисторов, электрические выходы фоторезисторов подключены, соответственно, в смежньге плечи преобразующего и перемножающего мостов, в другие цлечи которых токо- задащие резисторы, входная диагональ преобразующего моста подключена к источнику напряжения, выходная диаго- наль преобразующего моста через блок задержки связана с входной диагональю перемножающего моста, выходная диагональ которого соединена с индикатором, а осветитель подключен к источнику напряжения, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет оперативной настройки коррелятора на требуег яй частотный диапазон, в коррелятор введен щток и упругая пластинчатая диафрагма переменного сечения, симметрично увеличивающегося от центра к краям, внутри параллелепипеда выполнена полость в форме четырехгранной ромбовидной призмы, основания которой параллельны боковым граням параллелепипеда, между верхней гранью и полостью параллелепипеда по центру верхнего ребра призмы вдоль продолжения вертикальной диагонали ее выполнено отверстие, снабженное сальниками, через которое пропущен .шток, одним концом прикрепленный к середине диафрагмы, а другим - к корпусу, при этом края диафрагмы, выпол- ненной из диэлектрического материала, установлены в корпусе инерционного элемента на продолжении горизонтальной диагонали с возможностью перемещения , на внутренних стенках полости размещены электроды, подключенные к источнику напряженияj а полость заполнена электровязкой жидкостью.

.3

Изобретение относится к аналоговым вычислител.нь1м устройствам и предназначено для использования в аппаратуре корреляционного анализа случайных процессов при изучении колебаний различных механических систем. С целью расширения функциональных возможностей коррелятора за счет/оперативной настройки на требуемый частотный диапазон в устройстве, содержащем корпус, инерционный элемент и фотоэлектрический блок измерения смещений инерционного элe feнтa относительно корпуса, внутри инерционного элемента выполнена полость, заполненная электроБязкой жидкостью, а подвеска инер1р онного элемента к корпусу осуществляется через шток, соеди- ненньй с диафрагмой, которая размещена внутри полости. На внутренних стенках полости размещены электроды, подключенные к источнику напряжения. 4 ил. i (Л ts9 О9 оо

Составитель Г, Зелинский Редактор С. Лисина Г.Гербе.р Корректоре, Черни

Заказ 3295/52 Тираж 671Подписное

ВНИИ11И Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4