Фотоэлектрический анализатор спектра Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

I ,

Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено для одновременного определения составляющих первой, второй и третьей гармоник анализируемого сигнала и может быть использовано, в частности, в аппаратуре гармонического анализа для экспериментальных исследований нестационарных характеристик моделей летательных аппаратов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее перемножаю- . щие мосты с фоторезисторами, свето,оптический преобразователь, задат:чйк вынужденных колебаний, тензо- усилитель, аттенюатор, сумматоры, интеграторы и блок регистрации ij.

Однако точность анализа известным устройством ледостаточна из-за взаимовлияния перемножающих мостов.

Цель изобретения - повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается теМ} что в фотоэлектрический анализатор спектра, содержащий перемножающие мосты с фоторезисторамИ, соответственно по два в каналах первой и второй гармоники и четьфе моста в канале третьей гармоники, светоопти ческий преобразователь, оптически связанный с фоторезисторами всех мостов, задатчик вынужденных колебаний, механически сопряженный со светооптическим преобразователем и с преобразователем нагрузок, выходы . которого через тензоусилитель подключены ко входам аттенюатора и ко входам обоих мостов канала первой гармоники, источник постоянного напряжения, сумматоры, интеграторы, выходы которых соединены с блоком регистрации, при этом выходы синфазного и квадратурного мостов канала первой гармоники и квадратурного моста канала второй гармоники подключены ко входам первого, второго и третьего интеграторов, выходы синфазного моста канала второй гармоники соединен со входами первого сумматора, другие входы которого связаны с выходами аттенюатора, а выходы подключены ко входам четвертого интегратора, выходы мостов канала третьей гармоники соответственно попарно соединены со входами второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены ко входам пятого и шестого интеграторов, дополнительно введен осветительный мост, подключенный к выходу источника постоянного напряжения и состоящий из двух резисторов и двух излучателей, оптически связанньгх с фоторезисторами первого синфазного и второго квадратурного мостов канала третьей гармоники, причем входы мостов канало.в второй и третьей гармоники и вход осветительного моста подключены к выходам источника постоянного напряжения, а синфазный мост канала первой гармоники и квадратурный мост канала второй гармоники выполнены в виде двух фото резисторов и двух излучателей, первы из которых оптически связаны с фоторезйсторами обоих мостов канала - г второй гармоники, а вторые - с фоторезисторами второго синфазного и пер вого квадратурного мостов канала тре тьей гармоники. На чертеже представлена структурная схема ангшизатора. Анализатор содержит задатчик 1 вы нзгжденных колебаний, преобразователь 2 нагрузок, тензоусилитель 3, аттенюатор 4, мосты 5-12 с фоторезисторами, осветительный мост 13, светооптический преобразователь 14, сумма торы 15-17, источник 18 постоянного напряжения, интеграторы 19-24 и блок 25 регистрации. Мосты 5 и 7 име ют в плечах фоторезисторы и излучатели переменной освещенности, мосты 6,8-12 - фоторезисторы и резисторы, а осветительный мрет 13 - резисторы и излучатели переменной освещение с.ти. Анализатор работает следующим образом. Анализируемый сигнал u(t), пропорциональный исследуемым нагрузкам подается через тензоуноситель 3 на входные диагонали мостов 5 и 6 и на вход аттенюатора , При вращении модулятора светоопти ческого преобразователя 14 с угловой скоростью (Si) освещаемые площади светочувствительных площадок фоторезисторов мостов 5-12 будут изменяться по гармоническим законам первой гармоники, причем попарно дифференциально, а именно в мостах 5, 8, 9 и 12 по -закону sin(iyt, а в мостах 6, 7, 10 и 11 по закону . В силу известного свойства одинарных омических мостов осуществлять умножение сигнала во входной диагонали на функцию изменения сопротивлений плеч, на выходе мостов 5 и 6 канала первой гармоники анализатора получаем сигналыJ пропорциональные: у моста 5 - U(t) U(t) (l) у моста 6 - U2(t) U(t)cosc0t (2) Пропорционально закону выходного сигнала моста 5 изменяется освещенности его излучателей переменной освещенности. Известно, что световые потоки излучателей переменной освещенности, падающие на светочувствительные слои фоторезисторов, равняются произведениям освещенности на освещаемые площади . Поэтому на выходе Мостов 7 и 8 канала второй гармоники анализатора получаем сигналы, пропорциональные: у моста 7 - Ua(t)s U(t) (3) у моста 8 - Ui(t) U(t) sinu)t (4) Выход моста 8 соединен с одним из входов сумматора 15, другой вход которого противофазно связан с выходом аттенюатора 4, и на его выходе получаем электрический сигнал, пропорциональный : U(t) 2 U(t)cos2a / t (5) Излучение излучателей переменной освещенности моста 7 будет изменяться согласно его выходному сигналу, пропорциональному sin2(yt. Излучение излучателей переменной освещенности осветительного моста 13, связанного с выходом cyMt-iaTOpa 15, будет изменяться соответственно по закону, пропорциональному cos 2u;t. В результате изменения сопротивлений фоторезисторов мостов 9, 10, 11 и 12 канала третьей гармоники будут кратны: у моста 9 Ra)%t (i)sih 2aji5iviGyia, (б; среднее значение сопротивления фоторезистора; максимальная величина приращения сопротивления фоторезистора;у моста 10 ) RO - RУУ, ШС-Ь) сое 2(tM:.coe cyi , О у моста 11RCt) Rotu.(-t)(,(8 у моста 12 RC-b) RO ± RRyy, tU Ш cos 2ct;i Si w twi. Выходные сигналы мостов 9 и 10 согласно, а мостов 11 и 12 встречно-попарно соединены со входами сумматоров 16 и 17, на выходе которых получаем сигналы, пропорциональные: у сумматора 16 Ug W UC-t) 51И 3gyfc, Uo) у сумматора 17 Уб(-Ь)ьи(ъ), 0) После интегрирования в интеграторах 19-24 сигналов получаем составля ющие первой, второй и третьей гармон ки разложения в ряд Фурье анализируе мого сигнала, поступающие в блок 25 регистрации. Таким образом, при непрерывном вра щении вала задатчика 1 вынулсденных колебаний на выходе анализатора одно временно измеряем коэффициенты ряда Фурье первой, второй и третьей гармоник. За счёт обеспечения оптоэлект ронной связи между элементами мостов электрической схемы достигается высо кая точность его работы, поскольку такой вид св.яэи обладает хорошей помехозащищенностью и исключает вза имовлияние друг на друга отдельных трактов анализатора. Формула изобретения Фотоэлектрический анализатор спек тра, содержащий перемножающие мосты с фоторезисторами, соответственно по два в каналах первой и второй, гармоники и четыре моста в канале третьей гармоники, светооптический преобразователь, оптически связанный с фоторезисторами всех мостов, задатчик вынужденных колебаний, механически сопряженный со светооптическим преобразователем и с преобразователем нагрузок, выходы которого через тензоусилитель подключены ко входам аттенюатора и ко входам обоих мостов канала первой гармоники, источники постоянного напряжения, сумг мато.ры, интеграторы, выходы которых соединены с блоком регистрации, при этом выходы синфазного и квадратурного мостов канала первой гармоники и квадратурного моста канала второй гармоники подключены ко входам первого, второго и третьего интеграторов, вы ходы синфазного моста канала второй гармоники соединены со входами первого сумматора, другие входы которого связаны с выходами аттенюатора, а выходы подключены ко входам четвертого интегратора, выходы мостов канала третьей гармоники соответственно попарно соединены со входами второго и третьего сумматоров, выходцл которых подключены ко входам пятого и шестого интеграторов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него дополнительно введен осветительный мост, подключенный к выходу источника постоянного напряжения состоящий из двух излучателей, оптически связанных с фоторезисторами первого синфазного и второго квадратурного мостов канала третьей гармоники, причем входы мостов каналов .второй и третьей гармоники и вход осветительного моста подключен к выходам источника постоянного напряжения, а синфазный мост канала первой гарМОНИКИ и квадратурный мост канала второй гармоники вьтолнены в виде двух фоторезисторов и двух излучателей, первые из которых оптически связаны с фоторезисторами обоих мостов канала второй гармоники, а вторые - с фоторезисторами второго синфазного и первого квадратурного мостов канала третьей гармоники. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2745276/18-21, кл. G 01 R 23/16, 31.10.79.