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

, . I .. Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено для одновременного анализа i гармоник спектра разтачных исследуемых процессов и может быть использовано, в частности, при экспериментальных исследованиях нестационарных характеристик моделей воздуш ных судов в аэродинамических трубах По основному авт.св. S 808956 известный анализатор содержит перем жающие мосты с Ьоторезисторами,светооптический преобразователь, задатчик вьшужденных колебаний, тензо усшштель, аттенюатор, сумматоры, интеграторы и регистратор ГЗНедостатком устройства является ограниченная глубина гармонического исследования, т.е. точность анализа по причине измерения лишь первых трех гармонических составляющих изучаемых процессов, что недостаточно на сегодняшний день, в частности, для исследований перекрестны производных устойчивости в аэродинамических экспериментах. Цепь изобретения - повышение точности анализа. Поставленная цель достигается тем, что в известном анализаторе, содержащем фоторезистивные перемножающие мосты, соответственно по два в канале каждой гармоники,и, кроме того, два дополнительных в канале третьей гармоники, светооггтический преобразователь, сопряженный с фоторезисторами всех мостов, задатчик вынужденных колебаний, механически связанный со светооптическим преобразователем и с преобразователем нагрузок, выходы которого через тензоусилитель подключены ко входам аттенюатора и обоих мостов канала первой гармоники, сумматоры, интеграторы, выходы которых соединены с блоком регистрации, при этом выходы синфазного моста канала первой гармоники подключены ко входам первого 3 интегратора и одновременно ко входам обоих мостов канала второй гармоники, выходы квадратурного мост канала первой гармоники подключены ко входам второго интегратора, выходы квадратурного моста канала второй гармоники подключены ко входам треть его интегратора и, первого синфазного и первого квадратурного мостов канала третьей гармоники, выходы син фазного моста канала второй гармоник соединены со входами первого суммато ра, другие входы которого связаны с выходами аттенюатора, а выходы подключены ко входам четвертого интегратора и первого синфазного и второго квадратурного мостов канала третьей гармоники, выходы обоих синфазных и квадратурных мостов канала третьей гармоники соединены соответс.твенно со входами второго и третьего сумматоров, выходы которых подклю чены ко входам пятого и шестого инте граторов, дополнительно введены два фоторезистивных перемножающих моста канала четвертой гармоники, причем входы синфазного моста канала четвертой гармоники подключены к выходам второго квадратурного моста кана ла третьей гармоники, а выходы - ко входам седьмого интегратора, входы квадратурного моста канала четвертой гармоники связаны с выходами второго синфазного моста канала трет ей гармоники, а его выходы соединены со входами четвертого сумматора,дру гие входы которого подключены к выходам аттенюатора,а выход соединен, со входом восьмого интегратора. На чертеже представлена структурная схема устройства. Анализатор содержит задатчик 1 Еьдяужденных колебаний, преобразователь 2 нагрузок, тензоусилитель 3, перемножающие фотррезистивные мосты 4-13, состоящие из синфазных 4,6,8, 10,12 и квадратурных 5,7,9,П,3 мостов, светооптический преобразователь 14, аттенюатор 15, сумматоры 16-19, интеграторы 20-27 и блок 28 регистрации.Светооптическнй преобразователь 14.включает в себя, заключенные в единый светонепроницаемый корпус осветитель, механический моду лятор в виде двух цилиндрических экс центриков с .экстремумами, сдвинутыми друг относительно друга на угол 90 и фоторезисторы перемножающих мос1тов 4-13. 74Анализатор работает следующим образом. Анализируемый сигнал, например, в виде напряжения u(t), снимаемого с выхода тензоусилителя 3 подается на входные диагонали мостов 4 и -5 канала первой гармоники, а также на вход аттенюатора 15, с выхода которого снимаем сигнал, кратный При вращении механического модулятора светобптического преобразователя 14 световые потоки, падающие на фоторезисторы мостов 4-13, изменяются по синусно-косинусным законам первой гармоники, что приводит к пропорциональному изменению сопротивлений этих фоторезисторов,причем противофазно у фоторезисторов отдельного моста. В мостах 4-13 реализуется известное свойство четырехплеч ного моста осуществлять умножение сигнала во входной диагонали на функцию изменения сопротивлений активных плеч с фоторезисторами. Согласно зтому положению, на выходе мостов 4 и 5 канала первой гармоники анализатора получаем сигналы, пропорциональные синусной и косинусной составляющим входного сигнала.Выходы моста 4 соединены со входами мостов 6 и 7 канала второй гармоники анализатора,на выходах которых получаем сигналы, пропорциональные дпя моста 6 u,/t) u(t) для моста 7 - u|t) u(t) sin 2iut, Сигналы с выходов моста 6 и аттенюатора 15 подаются в прртивофазё на входы сумматора 16, на выходах которого получаем сигнал,пропорциональный u(t) COS 2uut. Этот сигнал поступает на входы мостов 8 и П, а сигнал с выходов моста 7 - на входы мостов 9 и 10. Позтому на выходах мостов 8-11 канала третьей гармоники анализатора получаем сигналы, пропорциональные для моста 8 -Uj,(t)U(i)C05 HutSiniuf| для моста 9 -U fttltUltle n 1ш COSu t-, для моста 10 -l(t}sU( 1u)t - Sinuut, для моста 11 -U9(i)U{t)coslu)t-toaiot. Выходные сигналы мостов 8 и 9 согласно а 10.Я 11 .встречно (противофазно подключены соответствующим :образом попарно ко входам сумматоров

17 и 18, на выходах которого получаем сигналы, пропорциональные

для сумматора 17 ((t)sJn3aii i

для сумматора 18 -U(i)U()-COS3iui.

Сигналы с выходов мостов 10 и 11 поступают соответственно на входы мостов 12 и 13, канала четвертой гармоники () анализатора и с их выходов снимаем сигналы, пропорциоЕ альные

.для моста 12 (t)sU(t)S{n4uji

для моста 13 )sU(t) .

Сигналы с выходов моста .13 и аттенюатора 15 в противофазе подаются на входы сумматора 19 и с его выходов citfiMaeM -сигнал, пропорциональный

u(t) u(t)cos 40 t.

После интегри15ования в интеграторах 20-27 сигналов получаем сигналы,кратные коэффициентам ряда Фурье а, в а, в, а, в, в.j. фиксируемые блоком регистрации 28.

Итак, при непрерывном вращении вала задатчика 1 с угловой скоростью ш на выходах анализатора одновременно получаем электрические сигналы, кратные коэффициентам ряда Фурье первой, второй, третьей и четвертой гармоники, отличающиеся высокой степенью фазовой синхронности между собой. За счет столь глубокого проникновения в гармоническую структуру исследуемого процесса точность его анализа существенно повышается.

Формула изобретения

Фотоэлектрический анализатор

спектра по авт.св. № 808956,о т л и.чающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него дополнительно введены два фоторезистивных перемножающих моста канала четвертой гармоники, причем входы синфазного моста этого канала подключены к выходам второго квадратурного моста канала третьей гармоники,

а выходы - ко входам седьмого интегратора, входы квадратурного моста введенного канала связаны с выходами второго синфазного моста канала третьей гармоники, а его выходы соединены со входами четвертого сумматора, другие входы которого подключены к выходам аттенюатора, а выход сое-г динен со входом восьмого интегратдра.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 808956, кл.. G 01 R 23/16, 1979.