Фотоэлектрический коррелятор Советский патент 1992 года по МПК G06E3/00 

Ј

Изобретение относится к аналоговым вычислительным устройствам и может быть использовано при изучении колебаний различных механических систем, например авиационных двигателей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет изменения упругости пружин подвески инерционного элемента.

На фиг.1-3 представлена конструкция блока чувствительных элементов коррелятора; на фиг.4 - продольный разрез пружины; на фиг.5 - условное развернутое положение пружины; на фиг.6 - принципиальная электрическая схема фотоэлектрического коррелятора.

Фотоэлектрический коррелятор состоит из механической и электрической частей.

Механическая часть (фиг. 1-5) содержит непрозрачный корпус 1, внутри которого на идентичных цилиндрических пружинах 2 и 3 установлен инерционный элемент 4 с Г-об- разным кронштейном 5, несущий осветитель 6 в виде слоя люминофора на плоской боковой поверхности инерционного элемента, четыре фоторезистора , укрепленных на стенке Г-образного кронштейна, и модулятор света в виде шторки 8 из непрозрачного материала с поперечным окном 9, жестко связанной с корпусом. Светочувствительные площадки всех фоторезисторов размещены попарно в одной плоскости, параллельной осветителю 6 и шторке 8, образуя совместно с ними свето- электронные тракты, при этом нижняя и верхняя кромки окна 9 совмещены в проекции с серединами высот светочувствительных

VI

0 1СЛ

оо ел

fe

площадок пар фоторезисторов 7i -72 и 7з 4. Г-образный кронштейн 5 размещен в центрирующем вырезе 10 в нижней части шторки 8. Снизу корпус 1 снабжен фланцами 11 для установления на исследуемом объекте. Каждая из пружин 2 и 3 выполнена в виде цилиндрической полой (трубчатой) спирали из упругого немагнитного матери ала, внутреннее замкнутое пространство 12 которой заполнено ферромагнитной жидкостью 13, На наружной боковой поверхности каждой спирали 2 и 3 в отдельности намотана круговая обмотка 14. В целом вся подвижная часть коррелятора динамически сбалансировано.

Электрическая часть коррелятора (фиг.6) содержит расположенные на стенке Г-образного кронштейна 5 механической части фоторезисторы 7i-7., включенные попарно и соответственно в смежные активные плечи двух чегырехплечих дифференциальных электрических мостов - преобразующего 15 и перемножающего 16, смежные пассивные плечи которых образо ваны токозадающими резисторами 17i-174, причем все однотипные элементы имеют идентичные параметры. Входная диагональ преобразующего моста 15 параллельно с осветителем 6 подключена к источнику 18 напряжения U постоянной величины, а его выходная дне гональ через блок 19 задержки на время т сажана с входной диагональю перемнохающего моста 16, выходная диагональ которого соединена с индикатором 20, Обмотки 14 цилиндрических пружин 2 и 3 через регулировочный резистор 21, отфадуириаанный в единицах жесткости (упругости) пружчн 2 и 3, подключены параллельно к источнику 13.

Фотоэлектрический коррелятор работает следующим образом.

Механическая часть в сборе своим корпу сом 1 за фланцы 11 «речи гея на исследуемом объекте и, исходя из его предполагаемой частотной характеристики, производится регулирование до достижения предпочтительного в конкретном случае значения упругости пружин 2 и 3 установления инерционного элемента 4 с определенной массой, т.е. выбор требуемого коэффициента жесткости К его пружинистой подвески (где К Va.). Для этого с помощью регулировочного резистора 21, ориентируясь на его предварительно протарирсванные показатели, задается требуемая величина тока, протекающего от источника 18 через обмотку 14, установленную на каждой из пружин 2 и 3. Заданный ток, следуй по виткам обмотки 14, формирует соответствующее значение напряженности Р1агнитного поля,

которое пронизывает полость отдельной пружины и предопределяет степень вязкости находящейся в ней ферромагнитной жидкости. В результате, учитывая, что упругость трубчатой пружины слагается из составляющих постоянной жесткости ее стенки и варьируемой вязкости жидкой среды в полости, создается возможность установления данных упругой подвески

инерционного элемента 4 с помощью пружин 2 и 3, оптимальных для колебаний исследуемого объекта как по амплитуде, так и по частоте.

При колебании исследуемого объекта

по какому-либо закону X(t) вместе с ним колеблется корпус 1, а также жестко связанная с ним шторка 8, при этом инерционный элемент 4 с Г-образным кронштейном 5 неподвижен, отчего фоторезисторы находятся в стационарном положении. За счет подключения осветителя 6 к источнику 18 на стороне инерционного элемента 4. обращенной к фоторезисторам 7i-74, формируется световой поток постоянной

освещенности, который модулируется при прохождении через окно 9, -л в таком виде падает на светочувствительные площадки фотореэисторов. Это приводит к пропорциональным изменениям величин сспротивлений последних, причем противофазно у фоторезисторов каждого состыкованного вертикального ряда, например

R7,-7,,(t)R± Д RfX(t). где R среднее значение сопротивления

фоторезистора (при освещении половины его светочувствительной площадки), когда X{t) 0;

AR X(t)j - изменение приращения сопротивления фоторезистора.

В виду того, что преобразующий мост 15 зэпитывается напряжением постоянного урог.ня, на его выходе формируется электрический сигнал, пропорциональный закону исследуемых колебаний.

Этот сигнал подается в блок 19, где претерпевает сдвиг на время г , после чего уже Б виде электрического сигнала, пропорционального Х(с - т}, поступает на вход перемножающего моста 16, осуществляющего,

учитывая известнее свойство четырехплече- го моста, умножение входного сигнала на функцию изменения сопротивлений активных плеч, в данном случае сопротивлений фэторезистсров 7з и 1.

В итоге, электрический сигнал на выходе моста 16 оказывается кратным произведению прямого и задержанного сигналов, 1 ,е. X(t) X(t t), и он поступает на индикатор 20, который сочетает в себе одновременно

интегрирующие и регистрирующие функции (например, прибор магнитоэлектрической системы). Поэтому по нему производится фиксация оценки автокорреляционной функции исследуемых механических колебаний исследуемого объекта, а именно

Rxx(r)/JX(t)-X(t-r)dT , где Т - время интегрирования.

Формула изобретения Фотоэлектрический коррелятор по авт.св. № 1092524, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных

Фиг.1

А-А

Щиг.1

возможностей за счет изменения упругости пружин подвески инерционного элемента, на наружной поверхности спирали каждой пружины намотана круговая обмотка, один вывод которой непосредственно, а другой через регулировочный резистор подключены к выходам источника постоянного напряжения, а сама пружина выполнена ч, виде трубчатой спирали из упругого немагнитного материала, внутреннее замкнутое пространство которой заполнено ферромагнитной жидкость о.

фиг.З

фи г 4

(риг. 5

14