Фотоэлектрический анализатор спектра Советский патент 1982 года по МПК G01R23/16 

(5) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к электроиЗ мерительной технике и лредназнамено для измерения гармонических cbctaeЛЯЮ1ДИХ сигнала. Известны анализаторы, содержащие оптико-механический узел, состоящий из задатчика колебаний, осветителей и многочисленных блоков, выполненных в виде мостовых схем с фоторезисторами l . Недостатком известного анализатора является низкая точность измерений из-за сложности выполнения мнржительно-суммирущего блока. Цель изобретения - повышение точности измерений. Эта цель достигается тем, что в фотоэлектрическом анализаторе спектра , содержащем два квадратурных ла измерения, состоящих из множительных блоков по числу измеряемых гармоник, выполненных в виде мостовых схем с фоторезисторами в двух плечах, выходы которых через соответствующие интеграторы связаны с блоком регистрачии, причем фоторезисторы блока измерений первой гармо НИКИ оптически связаны с источником постоянного света, входы мостов этого блока подключены к источнику анализируемых сигналов, связанному с задатчиком вынужденных колебаний, а входы мостов остальных блоков подключены к источнику постоянного напряжения, вторые плечи всех мостов, за исключением последнего блока измерения, выполнены в виде источников переменного света, два других плеча мостов последнего блока выполнены на резисторах а фоторезисторные плечи всех мостов, за исключением первого блока измерения, выполнены в виде последовательно соединенных двух фоторезисторов, при этом источники переменного света мостов каждого блока оптически связаны последовательно и перекрестно с фоторезисторамИ последующих блоков измерения. На чертеже представлена структур ная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит задатчик 1 вынужденных колебаний, источник 2 постоянного, света, блоки 3 измерения, источник 4 анализируемых сигналов, блок 5 регистрации, источники 6 переменного света, интеграторы 7, фоторезисторы 8, множительные блоки выполненные в виде мостов , резистор 13 и источник постоянного напряжения. Работает анализатор следующим образом. Оптико-механический узел содержит источники 2 и 6 постоянного и переменного света и блок фоторезисторов, расположенных попарно и параллельно оси вращения светового модулятора. При вращении светового модулятора с постоянной угловой скоростью перекрываются/площади светочувствительных, слоев фоторезисторов 8 по гармоническим законам и cosa)t. Изменения световых потоков падающих от источника 2 постоянного света на светочувствительные слои фоторезисторов мосто.в.Э и Ю канала первой гармоники пропорциональны законам stntOt и costOt С выходных диагоналей мостов 9 и 10 входные диагонали которых подключены к источнику Л анализируемого сигнала, снимаются электрические сигналы, пропорциональные uJCt) S U(t)sinu)t, (t) 5 U(t)cosu3t, Кратно законам выходных сигналов мостов 9 и 10 изменяются токораспре деления в плечах с источниками 6 переменного света, что приводит к соответствующим изменениям их осве.щенностей. Источники , мостов J9 и 10 канала первой гармоники ( специфическим об разом оптически сопря жены с фоторезисторами мостов 11 и 12 канала второй гармоники (), в результате чего имеем (2) «.8,(t):R,± ftlUa). 5,(t),U(t) URLUdV-cos uDU, e 0- Ri uavsin i ii, где RO - среднее значение сопротивления фоторезистора. Так как соответствующие фотореисторы последовательно соединены опарно в отдельных плечах мостов 11 и 12, суммарные значения сопротивений их плеч в-итоге пропорциональны R(t)R,(t).R,;(t)HR. b RLuaj-smatoi , Rf(t)Ri;( Cu(t)-5in-a)i3 , Rfa))(t)« т ()t-sin u)t) R + ARCUCtycOsacOtJ; R jHo--)Rj;w r t -iiRiu(t)co acoti Поскольку входные диагонали мостов 11 и 12 подключены к источнику k постоянного напряжения, с их выходных диагоналей снимаются электрические сигналы, кратные функциям изменения сопротивлений активных плеч с фоторезисторами, т.е. uj(t) 2 U(t)-sin 2u)t; U;(t) г U(t).co5 2uOt. It Соответственно изменяются освещенности осветителей 6,-6i мостов 11-и 12 канала второй гармоники E6i6i(t)(l)sm2.cOtl; tf, (t)biAHUW-co52aDtl Эти закономерности оптически передаются в соответствующие изменения сопротивлений фоторезисторов мостов 11 и 12 канала третьей гармоники () Аналогичным образом изменяются освещенности осветителей 6 -6ц мостов 11 и 12 канала предпоследней гармоники (п-1), которые, в свою очередь, трансформируются вместе с законами модуляции освещаемых площадей фоторезисторов в соответст вующее изменение их сопротивлений, в результате чего с выходных диагоналей мостов 11 и 12 канала высшей

гармоникиn снимаем электрические, сигналы, пропорциональные

U(t) 2 U(t)- sin nw)t; U,(t) U(t).cos n-u)t,

После интегрирования электрических сигналов на выходе интеграторов

7каналов отдельных гармоник анализатора получаем синфазные и квадратурные гармонические составляющие анализируемого сигнала, фиксируемые блоком 5регистрации.

Таким образом, при непрерывном вращении вала задатмика 1 вынужденных колебаний с угловой скоростью, синхронизированной с круговой частотой коленчатого светового модулятора и с источником Ц анализируемого сигнала , на выходе анализатора одновременно получаем гармонические .составляющие этого сигнала любого высшего порядка, при этом их измерение отличается высокой точностью. Это достигается за счет оптимизации электрической схемы анализатора| содержащей ограниченное число (всего 2п) мостов и полной импедансометрической развязки отдельных каналов.

8этой связи весьма просты операции, согласования между собой основных элементов схемы и в целом настройка анализатора. Реализация в работе мостов дифференциального принципа действия исключает погрешности из-за температурных флуктуации и колебаний источников электрического питания.

205596

Формула изобретения Фотоэлектрический анализатор спектра, содержащий два квадратурных канала измерения, состоящих из 5 множительных блоков по числу измеряемых гармоник, выполненных в виде мостовых схем с фоторезисторами в двух плечах, выходы которых через соответствующие интеграторы связаны

10 с блоком регистрации, причем фоторезисторы блока измерения первой гармоники оптически связаны с источником постоянного света, входы мостов этого блока подключены к ис, точнику анализируемых сигналов, связанному с -задатчиком вынужденных колебаний, а входы мостов остальных блоков подключены к источнику постоянного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, вторые плечи всех мостов, за исключением последнего блока измерения, выполнены в виде .источников переменного света, два других плеча мостов последнего блока выполнены на резисторах, а фоторезисторные плечи всех мостов, за исключением первого блока измерения, выполнены в виде последовательно соединенных двух фотОрезисторов, при этом источники переменного света мострв блока оптически связаны последовательно и перекрестно с фоторезисторами последующих блоков измерения. 5 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке (Г 2801216/21, кл. G 01 R 23/16, 15.01.80.