ФАЗОРАСЩЕПИТЕЛЬ Советский патент 1973 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования.

Известны фазорасщепители, содержащие источник света с конденсором и фотонриемником, между которыми последовательно раснололсены диск с радиальным растром, закрепленный на валу синхронного двигателя, и растровые линейные решетки.

Однако форма выходных напряжений таких фазорасщепителсй существенно отличается от синусоидальной.

Предлагаемый фазорасщепитель отличается тем, что в нем ширина и длина чувствительной поверхности фотонриемппков выполнены соответственно равными G/5 (где G - шаг муаровых полос) и kg (где g - шаг растра, k, 2, 3,...), а ширина штрихов радиального растра и растровых линейных решеток соответственно равны gl2 и g/3.

Такое выполнение фазорасщенителя позволяет обеспечить синусоидальную форму его выходных напряжений при высокой точности соответствия их фазовых сдвигов заданным в широком диапазоне изменения частоты.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого фазорасщепителя; на фиг. 2 и 3 схематически показано муаровое сопряжение радиального растра и растровой линейной решетки в двух проекциях.

Предлагаемый фазорасщепитель содержит диск /, на котором папесен радиальный растр 2. Диск закреплен на валу синхронного двигателя 3. С одной стороны диска расположен источннк 4 света с конденсором 5, с другой - растровые линейные решетки 6 (6i-6п), линзы 7 и фотоприемники S.

Прозрачные полосы радиального растра и растровой линейной решетки имеют соответственно ширину GI и Оо (фиг. 3); 2w, 2h - соответственно ширипа и длина чувствительной новерхности нриемннка прямоугольпой формы; ф - угол между штрихами растровых линейных решеток и штрихами радиального

растра.

Фазорасщепитель работает следующим образом.

Световой поток источника света, пройдя конденсор 5, днск / с радиальным растром,

лннейные растровые решетки 6 и линзы 7, фокусируется на чувствительных поверхпостях фотоприемников 8.

При вращении диска / синхронным двигателем 3 в поле зрения фотоприемников 8 возникает бегущая муаровая картина, образованная наложением штрихов радиального растра 2 и линейных растровых решеток 6. Возникающие при вращепии диска 1 бегущие муаровые полосы модулируют световые потоки, попадающие на фотопрнемники 8. С выходов

фотоприемников 8 снимают напряжения, изменяющиеся с частотой, равной произведению числа оборотов вращения диска на число щтрихов радиального растра.

Форма выходных сигналов фотоприемников 8 зависит от параметров радиального растра, растровых линейных решеток и чувствительной поверхности фотоприемников, а фазовые сдвиги - от координат чувствительной поверхности фотоприемника в поле муаровой картины. В общем виде зависимость напряжения фотоприемника от этих параметров (если между длиной 2/г чувствительной поверхности фотоприемника и шагом g растра справедливо соотношение ) может быть выражена следующим образом:

Д1

+ -V«i«a

Ф

X

- sla

g

.

cosy-H + ) . 0)

2v

W

Кф

фотоприемчувствительность

где ника;

2к

) - V - частота несущих колебаний, G

V - скорость перемещения радиального растра;

1ТГ2л

.,

начальная фаза, Хо - начальное положение фотоприемника в поле муаровых полос;

G

шаг муаровых полос.

2slntf/2

Как видно из приведенной выше зависимости, в выходном сигнале фотоприемника содержится, кроме основной, бесконечный ряд гармоник, амплитуды которых убывают нропорционально-. В зависимости от заданного допустимого значения коэффициента нелинейных искажений выбором определенных соотношений ранее перечисленных параметров можно добиться подавления ряда гармоник, выходного напряжения фотоприемника. При относительной ширине штрихов радиального растра , растровых линейных решеток и чувствительных площадок фотонриемников 2co/G l/n, где , , - простые числа, которым кратны номера подавляемых гармоник выходных сигналов фотонриемников, формула (1) принимает вид

г

/Ф ;Гфи.Л + у 1 .

J л

X

« тояз Zj /

X Sin - sin - cos J(mt-{- .|;)1

(2)

тIJ

Поскольку амплитуды гармоник выходных напряжений фазорасщепителя обратно пропорциональны номеру гармоники в кубе и в выходном напряжении фотоприемника отсутствуют гармоники, кратные и, /п и /, процент нелинейных искажений ничтожно мал.

Предмет изобретен1ия

Фазорасщенитель, содержащий источник света с конденсором и фотоприемником, между которыми последовательно расположены диск с радиальным растром, закрепленный на валу синхронного двигателя, и растровые линейные решетки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в нем ширина и длина чувствительной поверхности фотоприемников выполнены соответственно равными G/5 и kg, а ширина щтрихов радиального растра и растровых линейных решеток соответственно равны g/2 и g/3, где G - щаг муаровых полос, g - шаг растра, k, 2, 3,....

(Риг 3