Устройство для выделения и записи составляющих сложных колебательных процессов Советский патент 1946 года по МПК G01D5/30 G01P13/00 

Предлагаемое устройство основано на использовании для передачи показаний измерительных приборов, или вообще для определения смещения светящейся точки оптического клина, при переменной по его длине прозрачности. Луч света, отраженный зеркалом измерительного прибора, падает на фотоэлемент, проходя через оптический клин. В зависимости от угла отклонения подвижной системы прибора луч света, в большей или меньшей степени ослабляется клином, вследствие чего величина фототока будет зависеть от угла отклонения подвижной системы прибора.

Особенность предлагаемого устройства, предназначенного для анализа колебаний сложной формы кривой и определения составляющих этих колебаний по двум взаимно перпендикулярным осям координат заключается в применении двух светофильтров по типу оптического клина, повернутых в одной плоскости на угол в 90° один относительно другого. Каждый из этих светофильтров расположен на пути между колеблющимся световым лучом (либо колеблющимся источником света), движение которого подвергается анализу одним из двух фотоэлементов. Таким образом, освещение каждого из фотоэлементов и, соответственно, величина возбуждаемого в нем фототока, будут пропорциональны амплитудному значению составляющей сложного колебания в направлении оси координат, совпадающей с направлением клина, сквозь который луч попадает на фотоэлемент.

На фиг. 1 показан принцип действия устройства; на фиг. 2 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 - примерная электрическая схема.

Плоскость 1 проектируется объективом на экран 2. Между объективом и экраном помещен световой клин светофильтр 4 с меняющейся прозрачностью в каком-либо одном (в данном случае вертикальном) направлении. В качестве подобного клина может быть, например, ис№ 67384

пользована клинообразная кювета, заполненная окрашенной жидкостью.

Если светящаяся точка будет перемещаться по плоскости / в направлении, указанном стрелкой, то изображение светящейся точки, воспроизведенное на экране 2 при помощи объектива 3, будет в свою очередь с той же закономерностью перемещаться в вертикальном направлении. Так как на пути луча между объективом и поверхностью расположен оптический клин 4, яркость изображения светящейся точки 5 на экране 2 по мере движения этой точки будет изменяться (в данном случае увеличиваться). Поэтому, если в плоскости экрана 2 поместить фотоэлемент, то фототок последнего будет изменяться. В случае, иллюстрированном на фиг. I, при перемещении точки 5 вверх- фототок будет увеличиваться пропорционально перемещению точки в вертикальном направлении.

Из вышеизложенного очевидно, что изменение фототока будет происходить лишь в том случае, если светящаяся точка будет перемещаться в вертикальном направлении, соответствующем изменению толщины клина. Движение точки в горизонтальном направлении не будет вызывать изменения величины фототока.

Бели применить аналогичную систему из фотоэлемента и клина, но расположенного так, чтобы его .прозрачность изменялась в горизонтальном направлении, то изменение фототока будет происходить только при горизонтальном движении луча.

При одновременном же, согласно данному изобретению, проектировании одной и той же точки двумя отдельными объективами через два световых клина, повернутых в одной плоскости на угол 90 друг относительно друга, на два фотоэлемента, получается возможность записать закан движения точки по двум взаимно перпендикулярным осям X ц у.

Изображение светящейся точки 5, могущей перемещаться в плоскости / в любом направлении, например, изображенном стрелкой, проектируется при помощи двух отдельных объективов 5 и 5 одновременно на два фотоэлемеита 6 и 7 через два оптических клина 4 и 4 помещенных в одной плоскости указанным выше образом.

В результате система с фотоэлементом 7 будет отмечать движение точки 5 только в горизонтальном направлении (по оси х). Во второй системе фототок в фотоэлементе 6 будет изменяться соответственно смещению точки 5 в вертикальном направлении. Ошибка за счет перекоса при больших перемещениях точки 5 или от наличия двух систем (мешающих друг другу) может быть значительно ослаблена соответственно выбором расстояния от объективов до плоскости 1.

Предлагаемое устройство может быть использовано в различных случаях, для обследования движения какого-либо тела достаточно укрепить на нем какое-либо светящееся тело, например лампочку, либо связать его с зеркалом, освещаемым неподвижным источником света.

Методом специального преобразователя фототока можно получить значения скорости, ускорения и пути для каждого момента времени.

Ток фотоэлемента 6 усиливается лампой 8. Во вторичной обмотке трансформатора 9 индуктируется э. д. с., равная .первой производной от тока в первичной обмотке.

Двухтактная схема усиления 10-// дает возможность получать на зажимах 12-13 и 13-14 изменение напряжения, пропорциональное скоростям (по величине и знаку) или пропорциональное абсолютной величине скорости. Подавая полученное напряженке на вход следующего каскада усиления 15, можно на вторичной обмотке трансформатоpa 16 получить напряжение, пропорциональное второй производной от скорости, т. е. пропорциональное ускорению. Интегрируя значение скорости, Например, путем заряда емкости или при помощи счетного механизма, легко получить величину пройденного пути.

Предмет изоб етения

Устройство для выделения и записи составляющих сложных колебательных процессов, воспроизводимых в двух измерениях в системе координат, при помощи движущегося источника света, отличающееся применением двух светофильтров переменной по длине прозрачности, повернутых в одной плоскости на угол 90 один относительно другого и расположенных каждый на пути между движущимся источником света и одним из двух фотоэлементов с той целью, чтобы по величине возникающих в них фототоков можно было определить амплитудные значения составляющих сложного колебания по отдельным осям координат.

е.

1В