Устройство для определения характеристической функции случайного сигнала

СО)ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) ЗЬ 1) С 06 С 9/00 САН НИ ТЕПЬСТВ ВТОРСНОМУ С 3561083/18-2410.03;8315,07.84. Бюл.С.М.Горский, А) е сви06 СОптичов, Мтотип ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕФУНКЦИИ СЛУ- жащее располона одной оптиета, транспау и регистраство по п,1 с я тем, чт выполнен из овленных на ерической ли(54)(57НИЯ ХАРЧАЙНОГОженныеческойрант, с 2. Устро ч а ю щ е е тель спектр тельно уста оси щели, с гранной при 1. УСТРОЙСТВ КТЕРИСТИЧЕСКО СИГНАЛА, соде оследовательн си источник с ерическую лин Формировапоследова- Я птической зы и трех РСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АН СССР(53) 681.333(08 (56) 1. Авторско Р 253454, кл. С2, Свет В.Д. обработки сигнал 1971, с, 95 (нро нЯ тор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точно 1:ти, внего введены формирователь спектра,рассеиватель и интерферометр, приэтом Формирователь спектра расположен между источникомсвета и транфспарантом рассеиватель расположенза сферической линзой в плоскости,сопряженной с плоскостью транспаранта, интерферометр расположен за рассеивателем и оптически связан с регистратором, а источник света выполнен некогерентным,Изобретение относится к оптической вычислительной технике и может быть использовано для определения характеристической функции случайных сигналов, например, при исследовании случайных процессов в радиоэлектронике, н системах автоматического управления и контроля и т,д.Известно устройство, позволяющее определять плотность вероятности случайного процесса, Фурье-образом которой является характеристическая Функция, Устройство содержит последовательно установленные по ходу светового луча источник некогерентного света, транспарант с эа писью исследуемого сигнала, цилиндрическую линзу, щелевую диафрагму и регистратор. Линия Фокусов цилиндрической линзы совМещена с вертикальным направлением входного тран спаранта, а щелевая диафрагма установлена вертикально 11 .Известное устройство предназначено для вычисления плотности вероятности случайного процесса и не позволяет непосредственно определить его характеристическую функцию.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому .результату является устройство, содержащее расположенные последовательно на одной оптической оси источник когерентного .света, транспарант, сферическую линзу и регистратор 21 .35Недостатком этого устройства явля.ется низкая точность измерения характеристической функции. Это связано с тем, что на транспаранте записан не исследуемый сигнал, а его40 плотность вероятности, которая имеет погрешность в результате предварительного измерения. Наличие погрешности приводит к появлению мультипликативных шумов, существенно возрастающих в когерентной схеме.Цель изобретения - повышение точности,Поставленная цель достигается тем, что н устройстно для определения характеристической функции случайного сигнала, содержащее расположенные последовательно на одной оптической оси источник света, транспарант, сферическую линзу и регистратор, введены Формирователь спектра, рассеива 55 тель и интерферометр, при этом Формирователь спектра расположен между источником света и транспарантом, рассеинатель расположен эа сферической линзой в плоскости, сопряженной 60 с плоскостью транспаранта, интерферометр расположен за рассеивателем и оптически связан с регистратором, а источник света выполнен некогерентным. Кроме того, формирователь спектра выполнен из последовательно установленных на оптической оси щели, сферической линзы и трехгранной призмы,На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит последовательно расположенные на оптической оси некогерентный источник 1 света, формирователь 2 спектра, транспарант 3, сферическую линзу 4, рассеиватель 5, интерферометр б и регистратор 7. Формиронатель 2 спектра содержит щель 8, сферическую линзу 9 и трехгранную призму 10.Транспарант 3 выполнен в виде непрозрачного экрана с записью на нем сигнала х) в виде тонкой прозрачной линии. Прозрачность транспаранта 3 определяется соотношениемгде П ( л) - ограничение транспаранта по координатеРассеиватель 5 установлен в плоскости, сопряженной с плоскостью транспаранта 3. Рассеиватель 5 может быть выполнен, например, в виде матовой пластины. Согласно другому варианту исполнения рассеиватель 5 может быть ныполнен в виде голографического рассеинателя с узкой диаграммой рассеяния.В качестве интерферометра б может быть использован любой двухлучевой интерферометр, например иятерферометр Майкельсона, Регистратор 7 установлен на выходе интерферометра б и содержит последовательно установленные узкую щель 11, фотоприемник 12 и цифровой вольтметр 13. Фотоприемник 12 установлен с возможностью перемещения, а щель 11 ориентирована параллельно интерференционным полосам.При использовании в качестве рассеивателя 5 матовой пластины в качестве фотоприемника 12 целесообразно выбрать фотоумножитель. При использовании в качестве рассеивателя 5 голографического рассеивателя фотоприемником 12 может служить, например, фотодиод.Устройстно работает следующим образом.При прохождении излучаемого источником 1 некогерентного света через линзу 9 и призму 10 в плоскости транспаранта 3 формируется спектр источника 1 в виде горизонтальных полос, Распределение амплитуды поля в плоскости транспаранта определяется соотношениемР,Схм -.РсоЬ, хЦ, (г)1103262 Составитель Г,ЗелинскийРедактор Л.Алексеенко ТехредЛ.Микеш Корректор Л.Пилипенко Заказ 5031/39 Тираж 699 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 где Р - амплитуда,ыо - циклическая частота,- коэффициент пропорциональности между циклическойчастотой и координатой.Поскольку прозрачность транспаранта 3 определяется из соотношения 1), циклическая частота прошедшего через него светового сигнала изменяется в соответствии с амплитудой сигнала х) , Прошедший через тран спарант световой сигнал определяется соотношением РЗ(х,у,Х,Ц "Р 2 Ь.фхДОб ОЖу У где Р =РП 1 х)2 115Вследствие того, что рассеиватель 5 установлен в сопряженной с транспарантом плоскости, линза 4 Формирует на нем уменьшенное иэображение транспаранта 3. Пройдя через рассе иватель 5, световой сигнал Р(хЛ =Р собры,ссх Я)25 поступает на вход интерферометра.На выходе интерферометра 6 формируется интерферограмма, переменнаясоставляющая которой равна автокорреляционной функции светового сигналаи имеет вид 1 ;ИМ-яее т,.ГеЦ, ИееВИв где 7 =ал.,- аргумент автокорреляционной Функции;у 1 хУ зъ,е "- первый момент сигнала99 м - характеристическаяю,у Функция 14,Е - масштабные коэффициенты, постоянные для конкретной реализацииустройства,Поскольку щель 11 Фотоприемника 12 ориентирована параллельно интерференционным полосам, при перемещении Фотоприемника вдоль интерферограммы с выхода вольтметра 13 снимаются значения автокорреляционной функции, по которым строится график характеристической Функции.Таким образом, замена когерентного источника света на некогерентный и введение новых элементов - формирователя спектра, рассеивателя и интерферометра - позволяет использовать для получения характеристической Функции запись исследуемого случайного сигнала, за счет чего и повышается точность измерения.