Функциональный преобразователь тригонометрических функций Советский патент 1980 года по МПК G06G9/00 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной и измерительной технике. Оно предназначйно для моделирования- :, тригонометрических функций и может найти применение в навигационных информационных системах, при моделировании динамических объектов регулирования и и т. д. . . . Известны различного вида функциональ ные преобразователи для воспроизведения Тригонометрических функций вида SIHK, СОВХД Ки др. Одно из известных устройств содержит опорный генератор, оптическую систему с источником света, конденсорами, зеркалами, световодами, магнитную систему с токопроводящёй . рамкой, связанной с модулирующей све- товой поток заслонкой, фотодетекторы и усилители перёмённого тока. Причем маг« нитная система содержит взаимно перпендикулярные зазоры - световоды, в месте пересечения которых помещена зас лонка,: в исходном положении перекрываю ,;2 щая световой поток в одном из сватово- : JSii.vi. tri

iiTiJf ; .4Msi:J rtiv caQasB ibceSi(iC

.,

,

i a g reliiSj i S flS ов, жестко связанная с.токопроводящёй амкой l}. Недостатком такого устройства является ограниченный класс одновременно воспроизводимых функций, низкое быстродей-. ствие и надежность. Наиболее близким к предложенному является оптоэлектронный вычислитель, содержащий генератор опорного напряжения, блок излучения, состоящий из источника света, оптически связанного с выходной оптической системой, фотоприемйикй., три поляроида-анализатора, три синхронных детектора, блок вычитания и выходной блок деления 3 Недостатком этого устройства является, то, что оно воспроизводит лишь тангенсную зависимость и имеет низкое быстродействие. Цель изобретения - расширение класса одновременно воспроизводимых функций, повышение быстродействия и надежности преобразователя. 37 Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь тригонометрических функций дополнительно содержит амплитудные модуляторы света, светоделители, собирающие линзы, дифференцнаяьные усилители и источник опорного фазирующего сигнала, причем вы Ебднйя оптическая,система выполнена в вияе установленных последовательно конаевсорной линзы и линзовых разделителей светового пучка на первый и второй световые пучки равной интенсив- нбЬтй, на пути каждого из которых пос- леповательно установлены соответствующие входной амплитудный модулятор света, выходной светоделитель, промежуточный амплитудный модулятор света, промежуточный cвeтoдeлиfeль, выходной амплитудный модулятор света и фотопри- емники, выходы которых подключены к первым входам соответствующих дифферен циальных усилителей, вторые входы которых соединены с выходом источника опор ного напряжения, а выходы дифференциаль ных усилителей подключены к управляющим входам соответствующих промежуточного и выходного амплитудных модуляторов света, управляющие входы вход- ныхакпшитудныхмодуляторов света подключены к соответствующим выходам источника опорного фазирующего сигнала,, другие выходы первого и второго выходных светоделителей связаны через первую собирающую линзу с первым выходом преобраз6ва1теля, другие бйходы первого и второго промежуточных светоделителей через соответственно первый и второй дополнительные выходные светоделители связаны с второй собирающей линзой, вы ход которой йвлявтся вторым выходом преобразователя, и с входами целительно го блока, выход которого является треть им выходом преобразователя, причем передняя фокальная плоскость второй собирающей линзы является дополнительным выходом преобразователя. Особенностью изобретения является также то, что в нем делительный блок выполнен оптическим; На чертеже приведена принципиаль-i, на я схема преобразователя. Схема содержит когерентный 1 света, выходную оптическую систему 2, выполненнук) в виде конденсорных и разделительных линз 3, первый 4 и Второй 5 входные амплитудные модуляторы света, источник 6 опорного фазирующего сигнала, первйй 7 и второй 8 выходные светоделители, первую собирающую лиН зу 9, срязанную с первым выходом 10 преобразователя, первый 11 и второй 12 промежуточные амплитудные модуляторы света, первый 13 и второй 14 промежуточные светоделители, первый 15 и второй 16 дополнительные выходные светоделители, дополнительные выходы 17, 18, преобразователи, вторую собирающую линзу 19, связанную с вторым выходом 20 преобразователя,делительный блок 21, третий выход 22 преобразователя, первый 23 и второй 24выходные амплитудные модуляторы света, первый 25 и второй 26 . фотоприемники, первый 27 и второй 28 дифференциальные усилители, источник 29 опорного напряжеия. Устройство работает следующим образом. Монохроматический когерентный источник 1 света облучает конденсорную и разделительную линзы 3, которые на выходе формируют два идентичных световых потока 3 и З. Эти световые потоки поступают на амплитудные модуляторы 4 и 5 света. Сигналы амплитудных модуляторов 4 и5 света (АМС) сдвинуты по фаза на 1C 2 друг относительно друга . и управляются исходными информативными сигналами от источника 6 опорного фазирующего сигнала. Таким образом при воздействии на ампамплитудные модуляторы 4 и 5 света световых потоков 3 и D и сигналов FJ и F н выходах будем иметь 34(X,,Jb)-:D P sin4F, а5(х,Л а р2со5 - р (1) А. - длина световой волны где V - - опорного источника света; - постоянные коэффициенты амплитудных модуляторов 4 и 5.света. . Световые потоки . ) и {Х,, t ) падают на светоделители 7 и 8 соответственно, где они делятся на прошедшие . Зо (%л-1)з;з(х,)Л) tip . 3 (х,,-ы--7Г 3.(x,N,t пр - и отраженные отр . .. (3) гдеJijjj ,2 коэффициенты, характеризующие числовые поUO.-QI WE,, где О.) /2. постоянные коэффициенты. Световые потоки U,j,CX,4,t и vJ(x,N,-t (12),отражаясь от сбетоделителей 15 и 1 б, образуют в определеннык точках 17 и 18 входной фокалц ной щюскости второй линзы 19 дополнительные информационные сигналы шк.. Cx,,), А шх . -- t.- --a,os F которые далее, падая на собирательную линзу 19, в фокусной точке 20 образуют второй информационный сигнал, являющийся вторым выходом преобразова теля . . Q,eih-V F,4-a,cosi)F, (1 Прошедшие светоделители 15 и 16 световые потоки 3,(4,,t) и ,,Ъ одновременно с этим- поступают на вход оптического делительного блока 21, который в фокусной точке 22 образует третий информационный сигнал, т. е. тре тий выход преобразователя: oisiti9F, вь.х, Л Boiv...- Таким образом преялагаемое устройство может одновременно воспроизводить ряд . основных тригонометрических функций. Формула изобретения J-- Функциональный преобразователь тригонометрических функций, содержащий блок излучения, состоящий из когерентного источника света, оптически связанного с выходной оптйческой1 системой фотоприемники, делительный бл0к и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что с целью ра ширения класса одновременно воспроиз- водимых функций,. повышения быстродействия и надежности Преобразователя, он дополнительно содержит амплитудные модуляторы света, светоделители, собирающие линзы, дифференциальные усилители и источник опорного фазирующего сигнала, причем выходная оптическая система выполнена в виде установленных последовательно конденсорной линзы и линзовых разделителей светового пучка на первый и второй световые пучки равной интенсивности, на nytи каждого из которых последовательно установлены соответствующие входной, амплитудный модулятор света, выходной светоделитель, промежуточный амплитудный модулятор света, промежуточный светоделитель, выходной амплитудный модулятор света и фотоприемники, выходы которых подключены к первым входам соответствующих дифференциальных усилителей, вторые входы которых соединены с выходом источника опорного напряжения, а выходы дифференциальньгх усилителей подключены к управляющим входам Соответствующих промежуточного и выходного амплитудных модуляторов света, управляющие входы входных амплитудных модуляторов света подключены к соответствующим выходам источника опорного фазирующего сигнала, другие выходы первого и второго выходных светоделителей связаны через первую собирающую линзу с первым выходом преобразователя, другие выходы первого и второго промежуточных светоделителей через соответственно первый и второй дополнительные выходные светоделители связаны с второй собирающей линзой, выход которой является вторьпл выходом преобразователя, и с входами делительного блока, выход которого является третьим выходом преобразователя, причем передняя фокальная плоскость второй собирающей линзы является дополнительным выходом преобразователи. 2. Преобразователь, отличающийся тем, что в нем делительный блок выполнен оптическим. . . HcTOtfflHKH информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Ng 397872, кл. Q О1 V 1/28, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2428790/18-24, кл. G 06 G 9/00, 13.12.76 (прототип). стоянные светоделителей 8 и 7. Отраженные световые потоки З t,O кОу (Ч,, t) падают на собирательную линау 9, в фокусной точке 10 которой формируется первый выходной информа цирнный сигнал вида идънз сх.) 4) Iотротр или с учетом (3) и (1) выражение (4) примет вид:. (Х ,У,:) - € () F ,(5) где , Прошедшие пучки света 3g () и 3 Cx,S,ty проходят через амплитудные модуляторы 12, 24 и 11, 23 света соответственно. При этом на светоделители 14 и 13 поступают световые потоД 2СХ,Л).й (X.M.U V WPAV i a tx,-,t)(6) V где Р,, к Р - постоянные коэф фициенты ампли- туйных модулято ров 12 и .11 света; ., ,,:) ч 2 меняющиеся коэф фициенты амплитудных модулято ров 12, 11. ; Световые потоки З.Ск,М,-Ь и ,Эде ятся светоделителями 13, 14 на две части, прошедшие и отраженные)T33,j(X,,t)i Зчг,рСх.,Л) .)-, :i,(x,,v),-fc) . , 4 коэффициенты, характеризующие числовые постоян ные светоделите- лей 14, 13. Прошедшие пучки света 3 (Х,,Ъ) и Здт, (X.Sit) подаются на амплитудные мо дуляторы 23, 24 света и преобразуются в электрические сигналы в фотоприемнв74 ,4 . как 26, 25. На выходе фотоприемников с учетом {7) получим: (x,j,oa(x,v,t (t -T4V 3 UA-t (8) где U(x,S,t)nk.(X,V,t) - меняющиеся коэффициенты амплитудных модуляторов 23, 24 света. Электрические сигналы U t и поступают соот ветству1ощим образом на первые входы дифференциальных усилителей 27, 28, на вторые входы которых с источника 29 подается опорное напряжениеВыходы дифференциальных усилителей 27, 28, вырабатывающих управляющие сигналы U.,.,p U,a)-Uo,U.p --U2ttVUo, соепи ы е амг и -уйыми модупопарно соединены с амплитудными модуляторами 12, 24 и 11, 23, которые установлены соответственно вдоль первого и второго оптических пучков. В установившемся режиме U(.t)siUQM из выражения (8) можно определить k(x,N,-t)r r-ь 3,2,0(71 i.U,,A. Т 3 (x,4,U Поскольку характеристики соответствующих амплитудных модуляторов 12, 24 и 11, 23 света идентичны и на них деист- вуют одни и те же управляющие сигналы, то (хл)(х,)Л) .(Х,М,-Ь)(Х,(10) Отраженные световые потоки со светоделителей 14 и 13 с учетом (6), (7), (9) и (10) будут равньк РЗ и. ,рб,п .-. сх,,« ,;.-.«-| ;; „/«д« учетом (2) и (1) из выражения (11) олучим VVA|,сх. s-iti -i3F )р (X,N,t)-lj cos F2 - a cos-S)F,