SU943753A2 - Фотоэлектрический коррел тор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к аналоговым электромеханическим вычислительным устройствам и предназначено дл  использовани  в области исследова-ни  случайных процессов, в частности при их коррел ционном анализе, а точнее при изучении колебаний различных механических систем, например вибрации авиационных двигателей. -По основному авт.св. № из-: вестен фотоэлектрический коррел тор, предназначенный дл  измерени  параметров механических колебаний, содержащий блок чувствительных элементов, имекхчий корпус, внутри которого установлен на пружинах инерционный элемент , внутри которого на двух взаимно перпендикул рных ос х размещены четыре линзы, в общем фокусе которых укреплен осветитель, на оптических ос х линз помещены соответствующие фото{1езисторы , которые подключены попарно и соответственно в плечи преобразующего и перемножающего мостов, причем выход преобразующего моста через блок задержки подключен к входу перемножающего моста, выход которого соединен с индикатором, в коррел тор введен жестко св занный 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 нижн   кромка одного окна совмещена с соответствующей оптической осью, с которой совмещена верхн   кромка второго окна СПНедостатками этого фотоэлектрического коррел тора  вл ютс  ограниченные возможности использовани  одной и той же его конструктивной разновидности дл  исследовани  механических колебаний с широким спектром измер емых параметров, например, как по величинеперемещени , так и по рабочему частотному диапазону. Привлечение дл  этого нескольких подобных фотоэлектрических коррел торов с разными собственными показател ми,  вл ющимис  обычно оптимальными лишь дл  узкого диапазона измер емых пара метров, приводит при работе в отступающих от них зонах к существенным погрешност м измерени . Кроме того, такой путь приводит к дополнительным материальным затратам. Попытки варьировани  собственными показател ми фотоэлектрического коррел тора в зависимости .от конкретных режимов рабо ты также привод т к необходимости переборки конструкции .дл  замены ее рабочих элементов, что нерационально с точки зрени  больших временных затрат , причем при необходимости осуществлени  оперативных соответствующих измерений, в частности, когда ис следуемые параметры механических колебаний измен ютс  в широких пределах в ходе одного эксперимента, и эт мера не всегда приемлема. Недостат .ком конструкции здесь  вл етс  низки уровень регулировочной способности фотоэлектрического коррел тора. Цель изобретени  - расширение класса исследуемых сигналов. Поставленна  цель достигаетс  тем что в фотоэлектрическом коррел торе инерционный элемент выполнен тонкостенным и имеет полость, заполненную жидкостью, входной и выходной трубопроводы , расположенные диаметрально противоположно, в корпусе коррел тора выполнены соответствующие отверсти  дл  входного и выходного трубопроводов , На фиг. 1 представлен блок чувствительных элементов фотоэлектрического коррел тора, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А ни фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. - принципиальна  электрическа  схема. Фотоэлектрический коррел тор состоит из механической и электрической частей. Механическа  часть (блок чувствительных элементов) имеет цилиндрический корпус 1, внутри которого установлен на пружинах 2 и 3 инерционный элемент k с размещенными внутри осветителем 5 посто нной освещенност и оптической системой из четырех ортогонально расположенных линз 6, служащих дл  создани  равномерных световых потоков, четыре фото.резистора 7 и светонепроницаемый полый цилиндр 8, жестко сочлененный с- корпусом 1. Инерционный элемент k состоит из двух частей - верхней и нижней, соединенных друг с другом с помощью четырех стоек, при этом на нижней части укреплены осветитель 5 и линзы 6, а на ее крестовине - фоторезисторы 7. Кроме того, инерционный элемент Ц выполнен тонкостенным и его нижн   часть имеет полость 9, котора  заполнена жидкостью и снабжена входным и выходным трубопроводами (каналами) 10, расположенными диаметрально противоположно и имеющими на свободных концах соответствующие заглушки . В качестве жидкого гравитационного вещества могут быть использованы различные материалы начина  с жидких производных нефтепродуктов, например керосина (уд.в. пор дка 0,7, и конча  ртутью (уд. в. 13,6. Экран 8 размещен между линзами 6, в фокусе которых укреплен осветитель 5, и фоторезисторами 7 и имеет боковые окна, расположенные взаимно ортогонально, причем попарно дифференциально (разностороннее/ относительно , оптических осей линз 6,. что корректируетс  гайкой 11, а также направл ющие прорези снизу. В верхней части инерционного элемента и корпуса 1 имеютс  отверсти  дл  теплоотвода. При этом на боковой поверхности корпуса 1 предусмотрены прорези дл  вывода наружу входного и выходного каналов 10, а внизу фланцы дл  креплени  его к исследуемому объекту. Электрическа  часть коррел тора (фиг. k) включает размещенные в блоке чувствительных элементов 12 фоторезисторы 7 7А включенные в плечи двух дифференциальных электрических мостов: преобразующего 13 и перемножающего I. Вход преобразующего моста 13 соединен с источником посто нного напр жени  15, а вь1ход его подключен через блок задержки 16 к входу перемножающего моста 14, выход ког торого св зан с индикатором 17 коррел ционной функции. Вторые плечи мостов 13 и образованы резисторами 18 (), причем параметры у однотипных элементов мостов идентичны .

Фотоэлектрический коррел тор работает следующим образом.

Блок чувствительных элементов V2 крепитс  на исследуемом объекте и его корпус 1, как и светонепроницае- 5 мый полый цилиндр 8, колеблетс  по закону входного сигнала X(t). Это приводит к пропорциональной модул ции световых потоков, падающих от осветител  5 через линзы 6 на светочувстви-О тельные площадки фоторезисторов 7, и к соответствующему изменению их сопротивлений , причем попарно дифференциально (противофазно) у фоторезисторов каждого моста за счет расположе- 15 ни  окон инерционного элемента k в диаметрально противоположных точках по разные стороны относительно оптических осей, например

K,(t) R i.(t) 20 где R -среднее значение сопротивлени  фоторезистора (при освещении половины его светоцувст вительной площадки ;

(ftlXwJ- изменение приращени  сопро- 25 тивлени  фоторезистора.

При этом .инерционный элемент k вместе с расположенным на нем осветителем 5, линзами 6 и фоторезистора- зо ми 7 соответствующим подбором упругости пружин 2 и 3, а также массы (т) инерционного элемента, главным рбразом за счет изменени  присоединенной доли его массы путем заполне- jj ни  через каналы 10 внутренней полости 9 в нижней части жидким гравитациOHHbiM веществом с необходимым удельным весом (плотностью), остаетс  нег подвижным (в, стационарном положении).Q

Ввиду того, что преобразующий ост 13 залитываетс  посто нном нар жением , на его выходе формируетс  лектрический сигнал, пропорциональный закону исследуемых колебаний X(t). Этот сигнал подаетс  в блок задержки ,16, сдвигаетс  в нем на врем  и после этого в виде электрического сигнала поступает на Л,ремножающего моста k, в котором (с четом известного свойства одинарных (четырехплечих-) мостов/ осуществл етс  перемножение входного сигнала на ункцию изменени  сопротивлений активных плеч, в данном случае сопротивлений фоторезисторов 7 и 74- В результате сигнал на выходе моста 1 оказываетс  кратным произведению пр мого и задержанного сигналов и поступает на индикатор 17.

Индикатор 17 сочетает в себе одновременно интегрирующие и регистрирующие качества (например, измерительный прибор магнитоэлектрической системы ) ,- поэтому по нему осуществл етс  фиксаци  оценки автокоррел ционной функции механических колебаний исследуемого объекта.

Таким образом, предложенное устройство позвол ет повысить регулировочную способность (расширить подстроечные возможностиj фотоэлектрического коррел тора, т.е. расширить класс исследуемых механических колебаний , в частности к величине перемещений ( вибраций и рабочему частотному диапазону. Это достигаетс  за счет сравнительно простого изменени  присоединенной доли массы инерционного элемента путем соответствующего выбора жидкого гравитационного вещества во внутренней полости его ниж .ней части, удельный вес (плотность) которого практически может варьировать   20-кратно, причем подобную операцию можно осуществл ть в ходе одного эксперимента в случае изменени  его исследуемых параметров в широких пределах. Это обеспечивает фотоэлектрическому коррел тдру динамическую гибкость использовани , а также существенно повышает точность его работы в результате установлени  оптимальных собственных конструктивных параметров в зависимости от конкретных измерительных режимов. Устройство отличаетс  простотой компактностью, высоким уровнем оперируемых при измерении электрических сигналов и по-, звол ет исключить допол)ительные Te jпературные погрешности за счет дифференциального принципа действи  как в конструкции, так и в электрической схеме.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фотоэлектрический коррел тор по авт.св. W 849237, отличающийс  тем, что, с целью расширени  класса исследуемых сигналов, инерционный элемент выполнен тонкостенным и имеет ., заполненную жидкостью, входной и выходной трубо79 37538

   проводы, расположенные диаметрально. Источники информации,

   противоположно, в корпусе коррел тора прин тые во внимание при экспертизе выполнены соответствующие отверсти  ,1. Авторское свидетельство СССР

   .дл  входного и выходного трубопро-№ , кл. G 06 G 7/19 1979

   водов.(прототип).

   Л 7

   10

   iu