Фотоэлектрический коррелятор Советский патент 1981 года по МПК G06G7/19 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР

1 X

Изобретение относится к аналоговым электромеханическим вычислительным устройстваил и предназначено для использования в области исследования случайных процессов, в частности при их корреляционном анализе, а точнее при излучении колебаний различных механических систем, например вибрации авиационных двигателей.

Известен электромеханический коррелятор, предназначенный для получения корреляционных (автокорреляционных) функций при изучении колебаний механических объектов, содержащий чувствительные блоки на базе тензорезисторных мостовых схем 1.

Недостаткё1ми этого коррелятора являются низкая чувствительность измерения и, следовательно, невысокая точность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является низкочастотный фотоэлектрический коррелятор, содерж.ащий чувствительный блок,, выполненный в виде корпуса, внутри которого установлен на пружи нах инерционный элемент, осветитель и оптическую систему, фоторезисторы, включенные в плечи преобразующего и перемножающего дифференциальн14Х

мостов, причем выход преобразующего моста через блок .задержки подключен к входу перемножающего моста, в диагональ которого включен индикатор, фоторезисторы размещены на корпусе чувствительного блока по взаимно перпендикулярным осям, проходящим через центр оптической системы и осветителя , инерционный элемент выполнен в

to виде пустотелого цилиндра с боковыми прорезями, расположенными в диаметрально противоположных точках 2.

Недостатки известного коррелятора связаны с наличием погрешностей в

IS работе электрической части коррелятора. Так как за счет размещения фотореэисторов на корпусе чувствительного блока, подверженного исследуемым колебаниям, требуется обеспе20чение подвижного токосъема с них, подверженного при этом паразитным внешним динамическим наводкам электромагнитного происхождения.

Цель изобретения - повышение точ25ности работы коррелятора.

Поставленная цель достигается тем, что в коррелятор, содержащий блок чувствительных элементов, имеющий корпус, внутри, которого установ30лен на пружинах инерционный элемент.

внутри которого на двух взаимно перпендикулярных осях размещены четыре линзы,, в общем фокусе которых укреплен осветитель,- на оптических осях линз помещены соответствующие фоторезисторы, которые подключены попарно и соответственно в плечи преобразующего и перемножающего мостов, причем выход преобразующего моста через блок згщержки подключен к входу перемножающего моста, выход которого соединен с индикатором, введен жестко связанный с корпусом светонепроницаемый полый цилиндр,размещенный между линзами и фоторезисторами, закрепленными на внешней части инерционного элемента, светонепроницаемый полый цилиндр имеет на боковой поверхности окна, причем в каждой паре противоположно расположенных окон нижняя кромка одного окна совмещена с соответствующей оптической осью, с которой совмещена верхняя кромка второго окна.

На фиг.1 представлен чувствительный блок фотоэлектрического коррелятора; на фиг.2 - принципиальная электрическая схема.

Фотоэлектрический коррелятор состоит из механической и электрической частей.

Механическая часть, т.е. блок чувствительных элементов, имеет корпус (кожух) 1, внутри которого установлен на пружинах 2 и 3 инерционный элемент 4 с размещенным внутри осветителем 5 постоянной освещенности с оптической системой из четырех ортогонально расположенных линз б, служащих для создания равномерных световых потоков, четыре фоторезистора 7 и цилиндрический экран 8 в виде полого цилиндра из светонепроницаемого материала, жестко сочлененный с корпусом 1. Инерционный элемент 4 состоит из верхней и нижней частей, соединенных друг с другом посредством четырех , при этом на нижней части крепятся осветитель 5 и линзы б, а на ее крестовине - фоторезисторы 7. Экран 8 имеет боковые окна, расположенные в диаметрально противоположных точках, причем попарно дифференциально (разносторонне) относительно оптических осей, что обеспечивается гайкой 9, и направляющие прорези внизу. В верхней части инерционного элемента 4 и корпуса 1 предусмотрены отверстия для теплоотвода, а в нижней части последнего - фланцы для крепления к исследуемому объекту.

Электрическая часть коррелятора (фиг,2) содержит размещенные в блоке

10чувствительных элементов фоторезистрры 7 -7, (причем параметры у однотипных элементов идентичны), включрнные в плечи преобразующего

11и перемножающего 12 дифференциальных электрических мостов. Вход преобразующего моста связан с источником 13 постоя1 ного напряжения, а выход его подключен через блок 14 задержки к входу перемножающего мос- та 12, выход которого соединен с индикатором 15 корреляционной функции. Вторые плечи мостов образованы резисторами 16.

, Фотоэлектрический коЬрелятор ра ботает следующим образом.

Чувствительный элемент 10 закрепляется на исследуемом объекте, и его корпус 1, равным образом и цилиндрический светонепроницаемый экран 8,

5 колеблется по закону входного сигнала. Это приводит к пропорциональной модуляции световых потоков, падающих от осветителя 5 на светочувствительные площадки фоторезисторов 7, и к

0 соответствующему изменению их сопротивлений, причем попарно дифференциально (противофазно) у фоторезисторов каждой мостовой схемы за счет расположения окон инерционного элемента

5 в диаметрально противоположных точках по разные стороны относительно оптических осей.

При этом инерционный элемент 4 вместе с расположенными на нем освеQ тителем 5 и фоторезисторами 7 путем соответствующего подбора упругости пружин 2 и 3 остается неподвижным (в стационарном положении) .

Ввиду того, что преобразующий мост 11 питается постоянным напряжением, на его выходе формируется электрический сигнал, пропорциональный закону исследуемых колебаний.

Этот сигнал подается в блок 14 задержки. Задержанный сигнал поступает на вход перемножающего моста

12. С учетом известного свойства одинарных (четырехплечных) мостов осуществляется перемножение входного сигнала на функцию изменения сопротивлений активных плеч,в данном случае сопротивлений фоторезисторов 7„ , и 1ц , сигнал на выходе моста 12 оказывается пропорциональным,кратным произведению прямого и задержанного

л сигналов,поступающим на индикатор 15 Индикатор 15 обладает интегрирующим и регистрирующимсвойствами (например, магнитоэлектрический измерительный прибор), поэтому по нему осуществляется фиксация оценки автокорреляционной функции механических колебаний исследуемого объекта.

Изобретение позволяет повысить точность измерения корреляционной функции механических колебаний и обО ладает достаточно широким частотным диапазоном использования. Оперирование при измерении электрическими сигналами сравнительно высокого уровня цает возможность применять в схеме

5 коррелятора электроизмерительные ин