Световой модулятор для гармонического анализатора Советский патент 1988 года по МПК G02B26/08 

Г

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано и оптоэлектронных анализаторах дпя гармонического анализа различных: физических процессов, JB частности по синфазным и квадратур|ным составляющим первой и второй гармоник анализируемого сигнала.

Цель изобретения - повышение точности гармонического анализа путем рдновременного согласованного форми розания произведений анализируемого сигнала на синусные и косинусные его функции первой и второй гармоник i На фиг.1 показан световой модуля-. |гор для гармонического анализатора,, эбщий вид; на фиг,2 - то же, вид ;боку; на фиг.3 - сечение А-А на (Ьиг.2; на фиг,4 - принципиальная электрическая схема светового модуля- fopa.

Световой модулятор для гармоничес- koro анализатора содержит цилиндричес |сий эксцентрик 1 , первый 2 и второй |3 осветители, Т-образный конденсор i и четыре пары идентичных фоторезисторов 5-6, 7-8, 9-10 и 11-12 Первый Освежитель 2 оптически сопряжен через Г-образный конденсор 4 с парами фоторезисторов 5-6 и 7-8, а второй осветитель 3-е парами фоторезисторов 9-10 и 11-12, при этом все фоторезисторы размещены попарно встык вдоль оси вращения цилиндрического экс- центрика 1 в двух плоскостях, смещенных одна относительно другой на угол 90°, .

Осветители 2 и 3 идентичны, име- WT вид полых цилиндров, расположенных (укр.епленнь х) рядом на боковой поверхности цилиндрического эксцентрика соосно с ним, их стенки выполнены в виде слоистой концентрической Структуры, состоящей из чередующихся к периферии металлического электрода 13, электролюминесцентного слоя (например, из порошкового фосфора) J4, прозрачного электрода (например, из окиси олова) 15 и прозрачного за- пштного покрытия (например,, из слоя изоляционного лака) 16, служащего дл обеспечения электробезопасности излучателя. Металлические электроды 13 и прозрачные электроды 15 осветителей 2 и 3 соединены параллельно с соответствующими парами коллекторных колец 17-18 и 19-20, укрепленных на торцах цилиндрического эксцентрика 1

0

5

0

5 О

Q

45

50

55

контактирующих с парами непо,цвижньгх токоподводов 21-22 и 23-24.

Г-образный конденсор 4 состоит из двух компонентов, расположенных под углом 90° один к другому и служит для фокусировки двух равномерных взаимно перпендикулярных световых потоков, падаювдих от осветителей 2 и 3 на фоторезисторы 5-12, длины светочувствительных площадок ко- торьгх равны их (осветителей ) внешнему диаметру, причем одни из образующих боковых поверхностей покрытий 16 совпадают с осью вращения цилиндрического эксцентрика 1. Все оптоэлект- ронные элементы светового модулятора заключены в непрозрачный корпус, а световые потоки осветителей 2 и 3 разделены один от другого для исключения взаимодействия.

Устройство имеет источник 25 постоянного напряжения, электрический модулятор 26, аттенюатор 27 и сумматор 28. Токоподводы 21 и 22 первого осветителя 2 подключены к источнику 25 постоянного напряжения, а токо- подводы 23 и 24 второго осветителя 3 - к выходу электрического модулятора 26, Пары фоторезисторов 5-6, 7-8, 9-10 и 11-12 соответственно включены в одни смежные плечи сбалансированных мостов 29 - 32 с парами идентичных резисторОв 33 в других смежных плечах. Мосты 31 и 32 расположены в тракте второй гармоники () светового модулятора, в его синусном и косинусном каналах соответственно, их входные диагонали подключены параллельно к источнику 25 постоянного напряжения. Выходная диагональ моста 3 образует синусньй выход второй гармоники, а выходная диагональ моста 32 подключена к пер- Еому входу сумматора 28, к второму входу которого под7спючен аттенюатор 27, соединенный с источником 34 анализируемого сигнала, при этом выход сумматора 28 образует косинусный выход второй гармоники Все четыре выхода светового модулятора размещены I на клеммной панели 35,, Первый вход электрического модулятора 26 подключен к источнику 25 постоянного напряжения 5 а второй вход - к синусному выходу первой гармоники„

Световой модулятор для гармонического анализатора работает следующим образом,,

За счет напряжения источника 25, подаваемого на электроды 13 и 15 осветителя 2, происходит возбуждение его электролюминесцентного слоя 14, в результате чего формируется излучение с постоянной освещенностью E(t) conist. При вращении цилиндрического эксцентрика 1, а также укрепленного на его боковой поверхности осветителя 2 с угловой скоростью W от какого-либо привода (за- датчика вынужденных колебаний) све-. товые потоки с постоянной освещен-

источника 25 сигналом относительно меньшего уровня синусного выхода первой гармоники, т.е. U(t) sinwt, что в результате соответствующего возбуждения слоя 14 формирует излу- чегдае с мо.цулированной освещенностью - EjCt) U(t)-sinwt. Это приводит (с учетом отмеченной особенности вращаю- щегося эксцентрика 1 модулировать освещаемые площади светочувствительных площадок фоторезисторов по гармоническим законам первой гармоники) к изменениям световых потоков, падаю

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в оптоэлект- ронных анализаторах для гармонического анализа различных физических процессов, в частности по синфазным и квадратурным составляющим первой и второй гармоник анализируемого сигнала. Цель - повышение точности гармонического анализа путем одновременного согласованного формирования произведений анализируемого сигнала на синусные и косинусные функции его первой и второй гармоник. Световой модулятор для гармонического анализатора содержит цилиндричечкий эксцентрик 1, первый и второй осветители 2 и 3, Г-образный конденсор 4 и четыре пары идентичных фоторезисторов 5-6, 7-8, 9-10 и 11-12. Первый осветитапь 2 оптически сопряжен через Г-образный конденсор 4 с па- рами фоторезисторов 5-6, 7-8, а второй осветитель 3-е парами фоторезисторов 9-10, 11-12, при этом все фоторезисторы размещены попарно встык вдоль оси вращения цилиндрического , эксцентрика 1 в двух плоскостях, смещенных друг относительно друга на угол . Осветители 2 и 3 идентичны, имеют вид полых гщлиндров, расположенных рядом на боковой поверхности цилиндрического эксцентрика I соос- но с ним. Их стенки выполнены в виде слоистой концентрической структуры, состоящей из чередующихся к периферии металлического электрода электролюминесцентного слоя, прозрачного электрода и прозрачного защитного покрытия. Металлические электроды и прозрачные электроды осветителей 2 и 3 соединены параллельно с соответствующими парами коллекторных колец 17-18 и 19-20, укрепленных на торцах цилиндрического эксцентрика 1, контактирующих с парами неподвиж- ных токопроводов 21-22 к 23-24. 4ил.. /г S (Л о 00 trX гч Ht.f

ностью падают на светочувствительные 15 щих на фоторезисторы 9-12, включенных

Ф

tf, II

площадки фоторезисторов 5-8 с модуляцией по гармоническим законам первой гармоники (), например по закону sinwt у фоторезисторов 7 и 8 и costot у фоторезисторов 5 и 6, причем 20 у фоторезисторов в каяадой паре эта мо- U(t) sin2wt; дуляция имеет противофазный характер. Вследствие особенности фоторезис тора менять свое сопротивление в зависимости от падающего на его светочувствительную площадку светового потока, равного произведению освещенности излучателя на площадь, освещаемую им, сопротивления фоторезисторов 5-8, световые потоки .кото- 30 Rjj(t) рых модулируются лишь цилиндрическим эксцентриком 1, включенных в плечи мостов 29 и 30, изменяются следующим образом:

в активные плечи мостов 31 и 32, пропорциональным следующим законам:

() U(t) costot

(t) U(t) sinwt -sintat

25

U(t) sin wt

Следствием являются KpaTiuie измене ния сопротивлений фотореэисторов 9-12:

Rt, t 4 (t) sin 2ut ,

R,4(t) RO ± (t) sinVot.

Исходя из упомянутого свойства одинарных мостов, на выходных диаго- 35 налях мостов 31 и 32, расположенных в тракте второй/гармоники () светового модулятора, получаем электрические сигналы, пропорциональные U(t)-sin 2iLit и U(t) соот- где К„ - среднее значение сопротивле- 40 ветственно.

Rj/ t) RO ± Л R coswt;

(t) RO ± Й R sinoJt,

НИЯ фоторезистора (при освещении половины его светочувствительной площадки); uR - изменение приращения сопротивления фоторезистора. В соответствии с известньш свойством одинарных (четырехплечных) мостов осуществлять умножение сигнала во входной диагонали на функцию сопро- U(t) .5 тивлений активных плеч на вьпсодных U(t;-sin w диагоналях мостов 29. и 30, расположенных в тракте первой гармоники () :Формула изобретения светового модулятора, получаем элект-.

рические сигналы, пропорциональные Световой модулятор для гармони- U(t) coscot и U(t) sinCi) ч ского анализатора по автосв.

На электроды 13 и 15 осветителя 3 № 1242896, отличающийся подается напряжение с выхода электри- тем, что, с целью повышения точности ческого модулятора 26,-производящего гармонического анализа путем одновре- модуляцию возбуждающего напряжения менного согласованного формирования

Сигнал с выходной диагонали моста 32 подается в противофазе с сигналом

U(t),

снимаем м с аттенюатора 27, на

45 сумматор 28, поэтому на выходе последнего имеем сигнал, пропорциональный

U(t) cos2u)t.

U(t) sin2wt; Rjj(t)

в активные плечи мостов 31 и 32, пропорциональным следующим законам:

U(t) sin2wt; Rjj(t)

() U(t) costot

Ф

tf, II

U(t) sin2wt; Rjj(t)

(t) U(t) sinwt

U(t) sin2wt; Rjj(t)

U(t) sin wt

Следствием являются KpaTiuie изменения сопротивлений фотореэисторов 9-12:

t;

Rt, t 4 (t) sin 2ut ,

U(t) sin2wt; Rjj(t)

R,4(t) RO ± (t) sinVot.

U(t) .5 U(t;-sin w :Формула изобретения .

Сигнал с выходной диагонали моста 32 подается в противофазе с сигналом

U(t),

снимаем м с аттенюатора 27, на

45 сумматор 28, поэтому на выходе последнего имеем сигнал, пропорциональный

ретения

U(t) cos2u)t.

произведений анализируемого сигнала на CHHyciftie и косинусные функции пер вой и второй г.армоник, он дополнительно содержит второй осветитель, идентичный первому, две пары дополни- т льных фотоприемников, мосты по чис л пар фотоприемников с постоянными р4зисторами в смежных пяечах, электри модулятор, аттенюатор, сумма- Tcip и дополни:тельные коллекторные кольца, второй осветитель располо- соосно и рядом с первым осветите- л4м на боковой поверхности эксцентри- к4, две пары дополнительных фото- приемников установлены за вторым осве Т1 телем и компонентами Г-образного ко1нденсора Аналогично первым двум пграм фотоприемников, дополнительные коллекторные кольца расположены на другом торце эксцентрика по отноще- Htm к первым коллекторным кольцам, причем металлический и прозрачный электроды второго осветителя через дс полнительные коллеторные кольцу и щеточные токоподводы подключены к выходу электрического, . модулятора, первый вход котофиг2

рого подключен к источнику постоянного напряжения, а второй вход - к выходной диагонали первого моста, образующей синусный выход первой гармоники, дополнительные фотоприемники выполнены в виде фоторезисторов, фотоприемники попарно включены в смежные плечи соответствумщих мостов, входныв диагонали мостов двух первых пар мостов подкпючень параллельно к источнику анализируемого сигнала, входные диагонали двух вторых пар мостов подключены параллельно к источнику

постоянного напряжения, выходная

диагональ второго моста образует косинусный выход первой гармоники, выходная диагональ одного моста второй пары образует синусный выход второй

гармоники, а выходная диагональ второго моста этой пары подключена к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен аттенюатор, соединенный с источником анализируемого сигнала, при этом выход сумматора образует косинусный выход второй гармоники.

/t 4

г/аЗ