SU1238116A1

SU1238116A1 - Photoelectric correlator

Info

Publication number: SU1238116A1
Application number: SU833657633A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Бертусович Лукашенок; Леван Георгиевич Тотиашвили; Отакул Давронович Юлдашев
Original assignee: Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1983-10-28
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1986-06-15

Abstract

Изобретение относитс к аналоговым вычислител.нь1м устройствам и предназначено дл использовани в аппаратуре коррел ционного анализа случайных процессов при изучении колебаний различных механических систем. С целью расширени функциональных возможностей коррел тора за счет/оперативной настройки на требуемый частотный диапазон в устройстве, содержащем корпус, инерционный элемент и фотоэлектрический блок измерени смещений инерционного элe feнтa относительно корпуса, внутри инерционного элемента выполнена полость, заполненна электроБ зкой жидкостью, а подвеска инер1р онного элемента к корпусу осуществл етс через шток, соеди- ненньй с диафрагмой, котора размещена внутри полости. На внутренних стенках полости размещены электроды, подключенные к источнику напр жени . 4 ил. i (Л ts9 О9 ооThe invention relates to analog computing devices and is intended for use in the equipment of the correlation analysis of random processes in the study of vibrations of various mechanical systems. In order to expand the functionality of the correlator due to the on-line tuning for the required frequency range in the device comprising a housing, an inertial element and a photoelectric unit for measuring the displacements of the inertial element relative to the housing, inside the inertial element there is a cavity filled with electrofluid liquid, and the suspension is inertial the element to the body is made through a rod connected to the diaphragm, which is located inside the cavity. On the inner walls of the cavity are placed electrodes connected to a voltage source. 4 il. i (L ts9 O9 oo

Description

ff

Изобретение относитс к аналоговым вычислительным устройствам и предназначено дл использовани в аппаратуре коррел ционного анализа случайнык процессов при изучении ко- лебаний различных механических систем , в частности вибраций авиационных двигателей.The invention relates to analog computing devices and is intended for use in the apparatus of correlation analysis of random processes in the study of vibrations of various mechanical systems, in particular, vibrations of aircraft engines.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем оперативной настройки коррел тора на требуемый частотный диапазон.The purpose of the invention is to expand the functionality by quickly adjusting the correlator to the desired frequency range.

На фиг. 1 представлена конструкци механической части предлагаемого фотоэлектрического коррел тора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-В на фиг. 1; на фиг. 4 - принципиальна электрическа схема устройства.FIG. Figure 1 shows the structure of the mechanical part of the proposed photoelectric correlator; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 shows a section B-B in FIG. one; in fig. 4 is a circuit diagram of the device.

Механическа часть коррел тора содержит корпус 1, внутри которого установлен инерционный элемент 2, снабженный прорезью 3, на одной из внутренних стенок которой размещен осветитель 4. Параллельно стенкам прорези 3 к корпусу прикреплен модул тор 5 света в виде плоской непрозрачной шторки, снабженной поперечны окном. На другой внутренней стенке прорези попарно размещены чувстви- тельные площадки четырех фоторезисторов 6 (,), оптически через окн шторки сопр женных с осветителем 4. Внутри инерционного элемента 2 выполнена полость 7, заполненна электров зкой жидкостью. Внутри полости 7 установлена упруга пластинчата диафрагма 8, к середине которой прикреплен шток 9, другой конец которог прикреплен к корпусу 1. На внутрен- них стенках полости размещены электроды 10 и 11, подключенные к источнику напр жени , а шток 9 пропущен в отверстие, снабженное сальниками 1 2 .The mechanical part of the correlator includes a housing 1 inside which an inertial element 2 is installed, provided with a slot 3, on one of the inner walls of which an illuminator 4 is placed. Parallel to the walls of the slot 3, a modulator 5 of light in the form of a flat opaque curtain with a transverse window is attached to the housing. On the other inner wall of the slot, the sensitive pads of four photoresistors 6 (,) are placed in pairs, optically through a window, the shutters interfaced with the illuminator 4. Inside the inertial element 2 there is a cavity 7 filled with electrofluid. Inside cavity 7, there is an elastic plate diaphragm 8, to the middle of which rod 9 is attached, the other end of which is attached to housing 1. Electrodes 10 and 11 connected to the voltage source are placed on the inner walls of the cavity, and rod 9 is passed into the hole provided glands 1 2.

Электрическа часть (фиг. 4) содержит два четырехплечих дифференциальных моста: преобразующий 13 и перемножающий 14, в смежные активные плечи которых попарно включены фото- резисторы 6, -6, , а другие их плечи образованы токозадающими резисторами 15 (15,-15j,), при этом все однотипны элементы имеют идентичные параметры. Входна диагональ преобразующего мое та 13 параллельно с осветителем 4 подключена к источнику 16 посто нного напр жени U, а его выходна диаThe electrical part (Fig. 4) contains two four-shoulder differential bridges: converting 13 and multiplying 14, whose adjacent active shoulders include photo resistors 6, -6, in pairs, and their other shoulders are formed by current supply resistors 15 (15, -15j,) , while all elements of the same type have identical parameters. The input diagonal of the transformer my 13, in parallel with the illuminator 4, is connected to the source 16 of the constant voltage U, and its output

5five

Ю YU

15 15

20 25 м зо о о 4520 25 m zo o o 45

50 е - 55 238И6 250 e - 55 238И6 2

гональ через, блок 17 задержки св зана с входной диагональю перемиожаю- щего моста 14, выходна диагональ которого соединена с индикатором 18. Электроды 10 и 11 подключены к источнику 19 напр жени .Gonal through, the delay block 17 is connected with the input diagonal of the transient bridge 14, the output diagonal of which is connected to the indicator 18. The electrodes 10 and 11 are connected to the voltage source 19.

Фотоэлектрический коррел тор работает следующим образом.The photoelectric correlator works as follows.

Закрепленный на исследуемом объекте корпус 1, равно как и шторка 5, колеблетс по закону исследуемого входного сигнала x(t). При этом инерционный элемент 2 с плоским осветителем 4 посто нной освещенности, как и размещенные на стенке его прорези 3 фоторезисторы 6 -6 , ввиду подбора коэффициента (К) жесткости подвижной системы устройства, а также ее массы (т) остаетс в стационарном положении , т.е. неподвижным. Установление определенного дл данной рабочей, частоты соотношени между массой и коэффициентом жесткости подвижной системы дл обеспечени указанной неподвижности производитс регулировкой величины посто нного напр жени , подаваемого на электроды 10 и 11, предназначенные дл изменени в зкости жидкости в полости 7 инерционного элемента 2, путем наведени электростатического пол , что вли ет на уп- ругость диафрагмы 8 ввиду соответствующего защемлени ее концов. Вследствие наклонного положени электродов 10 и 11, при приложении определенного значени посто нного напр жени к ним величина наведенного электростатического пол вл етс неодинаковой пе всей полости 7, уменьша сь к ее центру, и зависит от рассто ни от оси штока 9. Поэтому в периферийной зоне происходит фактически полное затвердевание жидкости и защемление диафрагмы 8 увв - личиваетс с возрастанием величины посто нного напр жени , что предопредел ет изменение упругости подвески инерционного элемента 2 к корпусу 1, т.е. коэффициента жесткости подвижной системы устройства.The body 1 fixed on the object under study, as well as the shutter 5, oscillates according to the law of the input signal x (t) under investigation. In this case, the inertial element 2 with a flat illuminator 4 of constant illumination, as well as 3 photoresistors 6-6 placed on the wall of its slot, due to the selection of the stiffness coefficient (K) of the device’s mobile system, as well as its mass (t) remains in a stationary position, t . motionless. Establishing a frequency-specific relationship for a given operating frequency to the stiffness coefficient of the moving system to ensure said immobility is made by adjusting the magnitude of the constant voltage supplied to the electrodes 10 and 11, designed to change the viscosity of the fluid in the cavity 7 of the inertial element 2, by induction of electrostatic the floor, which affects the elasticity of the diaphragm 8 due to the corresponding pinching of its ends. Due to the inclined position of the electrodes 10 and 11, when a certain constant voltage is applied to them, the magnitude of the induced electrostatic field is uneven across the entire cavity 7, decreases to its center, and depends on the distance from the axis of the rod 9. Therefore, in the peripheral zone a virtually complete solidification of the fluid occurs and the pinching of the diaphragm 8 increases with the magnitude of the DC voltage, which predetermines the change in the elasticity of the suspension of the inertial element 2 to the housing 1, i.e. stiffness coefficient of the mobile system of the device.

В результате, окном шторки осуществл етс Модул ци световых потоков, падающих от сло люминофора осветител 4 на светочувствительные площадки фоторезисторов, что ведет к пропорциональным изменени м величин их сопротивлений, причем противофазноAs a result, the curtain window modulates the light fluxes falling from the phosphor layer of the illuminator 4 to the photosensitive areas of the photoresistors, which leads to proportional changes in the values of their resistances, and

З-;З-;

у фоторезисторов каждого состыкованного вертикального р да, напримерat photoresistors of each docked vertical row, for example

Кб,-б, ()(t)l , где R - cVeднee значение сопротивлени фоторезистора, т.е. при освещени половины его светочувствительного сло , когда x( (t) - изменение приращени сопротивлени фоторезистора .Кб, -б, () (t) l, where R is the cv of the resistance value of the photoresistor, i.e. when illuminating half of its photosensitive layer, when x ((t) is the change in the resistance increment of the photoresistor.

Поскольку преобразующий мост 13, в активные плечи которого включены фоторезисторы 6 и 6,j , запитываетс посто нным напр жением от источника 16, на .его выходной Диагонали формируетс электрический сигнал, пропорциональный закону x(t) иccлeдye й IX колебаний. Этот сигнал подаетс в блок 17 задержки, где претерпевает сдвиг на врем i , после чего уже в виде электрического сигнал, пропорционального x(), поступает на входную диагональ перемножающего моста 14, производ щего в силу известного свойства четырехплечих мостов, умножение входного сигнала на функцию изменени сопротивлений активных плеч, а именно фоторезисторов 6j и 6 .Since the transforming bridge 13, whose active shoulders include photoresistors 6 and 6, j, is powered by a constant voltage from source 16, an electrical signal is generated on its output diagonal proportional to the law x (t) of the successive th IX oscillations. This signal is fed to delay unit 17, where it is shifted by time i, after which, in the form of an electrical signal proportional to x (), is fed to the input diagonal of the multiplying bridge 14, producing, due to the well-known property of four-shoulders bridges, the input signal is multiplied by changes in the resistance of the active arms, namely the photoresistors 6j and 6.

В итоге электрический сигнал на выходной диагонали перемножающего /моста 14 оказьгеаетс кратным произведению пр мого и задержанного сигналов , т.е. x(t)x(t-t),поступающего на индикатор 18, который сочетает в себе одновременно интегрирующие и регистрирующие функции (например, измерительный прибор магнито-элект- рической системы) и поэтому по нему ведетс фиксаци оценки автокоррел ционной функции колебаний исследуемого объекта тAs a result, the electrical signal at the output diagonal of the multiplying / bridge 14 turns out to be a multiple of the product of the direct and delayed signals, i.e. x (t) x (t-t) supplied to the indicator 18, which combines simultaneously integrating and recording functions (for example, a measuring device of the magneto-electric system) and, therefore, it records the evaluation of the autocorrelation function of oscillations of the object under investigation

R,, (1 ) Mx(t).x(t-t) dt,R ,, (1) Mx (t) .x (t-t) dt,

о about

где Т - врем интегрировани .where T is the integration time.

Таким образом, предлагаемому фотоэлектрическому коррел тору присущи улучщенные эксплуатационные свойства вследствие возможности оперативного изменени коэффициента жесткости креплени подвижной системы.Thus, the proposed photoelectric correlator has inherent improved performance properties due to the possibility of prompt changes in the rigidity coefficient of attachment of the moving system.

Claims

Invention Formula

The photoelectric correlator is a housing containing an inertial element, made in the form of a parallelepiped.

On one of the ends of which, parallel to the end face, a slot is made, on one of the inner walls of which an illuminator is placed, sap-. The sensor pads of four photoresistors are placed in pairs on the other inner wall of the slot. A light modulator in the form of a flat opaque curtain fitted with a transverse window is attached to the body parallel to the body. This illuminator is optically matched with photoresistors through the window curtain. , the upper and lower edges of the window of the light modulator curtain are combined with the middle of the sensitive areas of the photoresistors, the electrical outputs of the photoresistors are connected, respectively, adjacent to the shoulders of the transforming and multiplying bridges, which have current resistors in other circuits, the input diagonal of the conversion bridge is connected to a voltage source, the output diagonal of the conversion bridge is connected to the diagonal of the multiplying bridge, the output diagonal of which is connected to the indicator, and the illuminator is connected to the voltage source, which is connected to the voltage source, so that, in order to extend the functionality due to the operational adjustment of the correlator to the required frequency range, An erector introduced a flap and a resilient plate-shaped diaphragm of variable cross section, symmetrically increasing from the center to the edges. Inside the parallelepiped there is a cavity in the shape of a tetrahedral rhombic prism, the base of which is parallel to the side face of the parallelepiped, between the upper face and the parallelepiped cavity along the center of the upper edge of the prism. its vertical diagonal has a hole provided with glands, through which a rod is passed, one end attached to the middle of the diaphragm and the other to the body y, wherein the edges of the aperture, performed nennoy of dielectric material, mounted in the housing of the inertial element on a horizontal extension of diagonals is movably on the inner walls of the cavity has electrodes connected to a voltage source j and the cavity filled with viscous fluid RE.

.3

Compiled by G, Zelinsky Editor S. Lisin G.Gerb.r Proofreader, Cherni

Order 3295/52 Circulation 671 Subscription

VNII11I State Committee of the USSR

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4