Многоканальный гармонический анализатор Советский патент 1989 года по МПК G01R23/16 

оптико-модулирующий блок анализатора, 25 осветители моста преобразователя 2

общий вид; на фиг, 4 - то же, фрагмент с продольным разрезом электролюминесцентных осветителей одного из каналов анализатора; на фиг.З - сечение А-А на фиг. 4.

Многоканальный гармонический анализатор содержит (фиг. 1) задатчик 1 вынужденных колебаний, преобразователь 2 нагрузок, индикаторный мост 3, причем взаимно сопряженные элементы двух последних размещены в одном оптико-модулирующем блоке 4, включающем также световой модулятор 5, интеграторы 6 и регистраторы 7,источнагрузок и фоторезисторы индикаторной части 3 расположены в двух ячей ках оптико-модулирующего блока 4, в котором каждый осветитель сопряжен 30 с парой фоторезисторов разных индикаторных мостов (23 или 24), причем число таких осветителей и пар фоторезисторов равно 2.К (где К - число каналов). Фоторезисторы 20 и 22 ква ратурных мостов 24 установлены в пл скости, сориентированной под углом 90° к плоскости установления фоторе зисторов 19 и 21 индикаторных мосто 23, к тому же фоторезисторы в указа

35

нагрузок и фоторезисторы индикаторной части 3 расположены в двух ячейках оптико-модулирующего блока 4, в котором каждый осветитель сопряжен 0 с парой фоторезисторов разных индикаторных мостов (23 или 24), причем число таких осветителей и пар фоторезисторов равно 2.К (где К - число каналов). Фоторезисторы 20 и 22 квадратурных мостов 24 установлены в плоскости, сориентированной под углом 90° к плоскости установления фоторезисторов 19 и 21 индикаторных мостов 23, к тому же фоторезисторы в указан5

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях нестационарных характеристик летательных аппаратов в аэродинамической трубе методом вынужденных колебаний. Цель изобретения - повышение точности анализа. Анализатор содержит задатчик 1 вынужденных колебаний, преобразователь 2 нагрузок, индикаторный мост, оптико-модулирующий блок 4, световой модулятор, интеграторы 6, резисторы 7, источник 8 постоянного напряжения, источник 9 высокочастотного напряжения, измеритель 10 нагрузок в виде упругого элемента, тензорезисторы 11 и 12, плечи 13 моста, электрические модуляторы 14 и 15, осветители 16 и 17, конденсатор 18, фоторезисторы 19, 20, 21 и 22 в активных плечах синфазного и квадратурного индикаторных мостов 23 и 24, постоянные резисторы 25, 26, 27 и 28, цилиндрические эксцентрики 29, металлический электрод, электролюминесцентный слой, прозрачный электрод, прозрачное защитное покрытие, пару коллекторных колец 34, неподвижные щеточные токопроводы 35. 1 с.п. ф-лы, 5 ил.

45

ник 8 постоянного напряжения и источ- 40 ных установлены равносторонне ник 9 высокочастотного напряжения. вдоль оси вращения светового модуляЭлектрическая схема анализатора состоит из кратного числу каналов количества аналогичных цепей, каждая из которых помимо указанных элементов содержит (фиг. 2) измеритель нагрузок, обычно в виде упругого элемента 10 с тензорезисторами 11 и 12, которые дифференциально воспринимают нагрузку и включены в плечи моста 13, подключенного к источнику 8. В плечи моста 13 включены также посредством электрических модуляторов 14 и 15 осветители 16 и 17. Каждый электрический модулятор 14 и 15 имеет ного покрытия (например, из изоляци- два входа и один выход, где первый онного лака) 33. Металлический и про- вход подключен к источнику 9, второй зрачный электроды 30 и 32 каждого вход - к соответствующему плечу моста 13, а выход соединен со CBQHM

50

тора.

Пары осветителей 16 и 17 каждого канала расположены (фиг. 4 и фиг. 5) заподлицо соосно рядом на боковой поверхности- отдельного цилиндрического эксцентрика 29, и стенка каждого осветителя имеет слоистую концентрическую структуру в виде чередующихся к периферии металлического электрода 30, электролюминесцентного слоя (например, из порошкового фосфора) 31, прозрачного электрода (например, из окиси олова) 32 и прозрачного защитосветителя посредством пары коллекторных колец 34 на одной из торцовых

5

ного покрытия (например, из изоляци- онного лака) 33. Металлический и про- зрачный электроды 30 и 32 каждого

0

тора.

Пары осветителей 16 и 17 каждого канала расположены (фиг. 4 и фиг. 5) заподлицо соосно рядом на боковой поверхности- отдельного цилиндрического эксцентрика 29, и стенка каждого осветителя имеет слоистую концентрическую структуру в виде чередующихся к периферии металлического электрода 30, электролюминесцентного слоя (например, из порошкового фосфора) 31, прозрачного электрода (например, из окиси олова) 32 и прозрачного защитного покрытия (например, из изоляци- онного лака) 33. Металлический и про- зрачный электроды 30 и 32 каждого

осветителя посредством пары коллекторных колец 34 на одной из торцовых

сторон отдельного цилиндрического эксцентрика 29 и связанной с ними пары неподвижных щеточных токопро- водов 35 подключены к выходу соответствующего электрического модулятора 14 или 15.

Конденсор 18 служит для формирования равномерных световых потоков, падающих от осветителей 16 и 17 на светочувствительные площадки фоторезисторов 19-22, выполнен Г-образным и состоит из двух взаимно перпендикулярных компонентов. Длина светочувствительной площадки каждого фоторезистора равна (может быть немного больше) внешнему диаметру осветителя. Однотипные элементы рптико-модулиру- ющего блока и электрической схемы анализатора имеют идентичные парамет- ры. Оптико-модулирующий блок заключен в светонепроницаемый корпус, а тракты отдельных оптоэлектронных ячеек светоизолированы друг от друга (например, посредством непрозрачных што- рок, не показаны).

Многоканальный гармонический анализатор работает следующим образом.

Закон изменения исследуемой нагрузки, воздействующий на измеритель 10 нагрузок в каком-либо канале анализатора, можно представить в виде разложения в ряд Фурье.

Пропорционально этой нагрузке и дифференциально-противоположно проти- вофазно будут изменяться сопротивления тензорезисторов 11 и 12 моста 13,

Поскольку мост 13 питается постоянным напряжением от источника 8, это

вызовет соответствующие дифференциально-противоположные изменения тока в плечах моста, что выражается кратными изменениями сигналов на одних входах электрических модуляторов 14 и 15, на другие входы которых подается высокочастотное напряжение (например, с частотой 20 кГц).

В результате высокочастотное напряжение большего уровня, являющееся несущим сигналом, модулируется сигналом, как правило, инфранизкочастот- ным, меньшего уровня. При подаче таким образом противофазных промодули- рованных высокочастотных напряжений с выходов модуляторов 14 и 15 через свои элементы 34 и 35 соответствующих щеточно-коллекторных узлов на электроды 30 и 32 осветителей 16 и 17 осуществится возбуждение их элект10

15

20 25

30

28394

ролюминесцентных слоев 31, что вызовет излучение осветителей с осве- щенностями, модулированными по следующему закону:

Eu(c) (c)j , где Е0 - среднее значение освещенности осветителей 16 и 17; (c)J- изменение приращения их освещенности.

Каждый из осветителей 16 и 17 оптически сопряжен с парой фоторезисторов 19, 20 или 21 мостов 23, 24 и за счет расположения каждой пары осветителей на боковой поверхности цилиндрического эксцентрика 29 при его вращении площади перекрытия светочувствительных площадок фоторезисторов будут изменяться по си- нусно-косинусным законам. Это приводит к соответствующим изменениям световых потоков осветителей, пропорциональных произведениям законов изменения освещенности и площадей перекрытия, падающих на фоторезисторы и в конечном итоге к соответствующим изменениям сопротивлений фоторезисторов.

Так как входные диагонали мостов 23 и 24 питаются постоянным напряжением от источника 8, на их выходных диагоналях получаем электрические сигналы, например, в виде соответствующих напряжений, пропорциональные функциям изменения сопротивлений активных плеч.

После интегрирования и интеграторах 6 этих сигналов получаем коэффициенты основной гармоники ряда Фурье, фиксируемые регистраторами 7 данного канала анализатора. Аналогичным образом осуществляется работа всех остальных каналов анализатора.

Путем варьирования круговой частоты оборотов светового модулятора 5 кратна частоте задатчика 1 определяются коэффициенты ряда Фурье же35

40

45

шаемого порядка гармонического спектра в разных каналах анализатора, с учетом которых находятся искомые нестационарные характеристики, в качестве которых могут выступать как какие-либо аэродинамические силы, так и любые механические нагрузки.

Таким образом, предлагаемому многоканальному гармоническому анализа- тору присуща высокая точность работы при параллельном синхронном анализе

многоточечных нагрузок на испытуемый объект, что определяется фактическим исключением паразитных погрешностей индикаторных мостов из-за температурного дрейфа их фоторезисторов, так как оптически сопряжейные с ними электролюминесцентные осветители относятся к излучателям холодного свечения; удобством сочетания формы осветителей в виде полых цилиндров, имеющих и стенки в виде слоистых концентрических структур, с традиционным механическим модулятором, сос- ,тоящим из последовательного набора fцилиндрических эксцентриков; размещением фоторезисторов синфазных и квадратурных мостов во взаимно перпендикулярных плоскостях, что позволяет с большей прецизионностью выдер- 2о ные Два вх°Да каждого модулятора

живать необходимые углы фазового сдвига.

Формула изобретения

30

35

40

соединены с выходами источника вы кочастотного напряжения, их треть и четвертые входы подключены в со ветствующие плечи моста, а два вы хода каждого модулятора посредств подвижного токопровода и пары кол торных колец подключены к электро своих осветителей в виде электрол минесцентных излучателей.

5

ряжения, преобразователь нагрузок в каждом канале выполнен в виде подключенного к источнику постоянного напряжения моста с двумя тензорезисто- рами, образующими упругий элемент, и двумя осветителями в противоположных плечах моста, которые оптически связаны через конденсатор с фоторезисторами синфазного и квадратурного индикаторных мостов, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности анализа, в преобразователь нагрузок в каждом канале дополнительно введен источник высокочастотного напряжения и два электронных модулятора, посредством которых осветители включены в плечи мостов с тензорезис- торами, при этом первые объединен

соединены с выходами источника высокочастотного напряжения, их третьи и четвертые входы подключены в соответствующие плечи моста, а два выхода каждого модулятора посредством подвижного токопровода и пары коллекторных колец подключены к электродам своих осветителей в виде электролюминесцентных излучателей.

18

Фиг.З

22

А

2022

20

Фиг. 5

0