Оптоэлектронное множительное устройство

О П И С А Н И Е 9704 ОО Союз Советскнк .СоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное к авт. свид(22) Заявлен 4,81 (21) 3282412/18-24 5) М Кп 3 б 9/00 с присоединением заявки И 9 сударстиенныи комитет СССР ио делам изобретении и открытий(088.8) о 30.10.82 Бюллетень М 9 4 кования описания 30. 10. 82 та опубли иииии иъ.Лу Рижский Краснознаменный институт инженеровгражданской авиации им. Ленинского комсомола 71) Заявитель) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ ИНОБИТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТВ одулятора,сцентрич"90 о неже суммаряже 1Изобретение относится к аналоговым электромеханическим вычислительным устройствам и предназначенодля синхронного умножения произвольных электрических сигналов, задан 5ных, например, в виде напряжений,на тригонометрические синусные и косинусные функции первэй и второйгармоники и может быть использованов аппаратуре гармонического анализа,в частности во внутримодельных ееразработках для экспериментальныхисследований нестационарных характеристик летательных аппаратов путемпродувок в аэродинамических трубахметодом вынужденных колебаний.Известны множительные устройства,позволяющие производить синхронноеумножение электрических сигналов насинусные и косинусные функции первыхдвух гармоник,Одно из известных устройств содержит четыре дифференциальных фоторезистивных моста, фоторезисторы которых оптически связаны через механический модулятор света и линейныйконденсатор с источником света, причем прямоугольные Фоточувствительные слои фоторезисторов установленывстык один над другим в плоскости, ЗО.параллельной оси вращения м выполненного в виде двух эк но расположенных под угломпрозрачных цилиндров, а так тор и делитеь входного нап ния 11).Недостатком его является низкая точность работы из-за паразитного взаимовлияния трактов каналов отдельных гармоникНаиболее близким техническим решением к предлагаемому является оптоэлектронное множительное устройство, которое содержит осветительный блок, мехацический эксцентриковый модулятор света, который установлен между осветительным блоком и фоточувствительным блоком, первая пара фоторезисторов которого включена в смежные плечи первого множительного моста, одна диагональ которого соединена с йсточником входного.сигнала, а другая диагональ является первым выходом устройства, первая пара фоторезисторов фоточувствитель" .ного блока включена в смежные плечи второго множительного моста, одна диагональ которого соединена с источником входного сигнала, а другая диагональ является вторым выходомЦель изобретения - упрощение оптоэлектронного множительного устройства за счет оптимизации состава основных элементов и повышение точности его работы в связи с совершенствованием Функционирования квадратурного тракта канала второй гармоники. 60 65 устройства, третья пара фоторезисторов Фоточувствительного блока включена в смежные плечи третьего мно" жительного моста, в другие смежныеплечи которого включены первый и второй балансировочные резисторы, одна 5 диагональ третьего множительного моста соединена с источником стабили"взированного напряженйя, а,цругая диагональ является третьим выходом устройства, четвертая пара фоторезис- О торов фоточувствительного блока включена в смежные плечи четвертого множительного моста, в другие смежные плечи которого включены третий и четвертый балансировочные резисторы, одна диагональ четвертого множительного моста соединена с источником стабилизированного напряжения,а другая диагональ соединена с первойгруппой входов сумматора,:вторая группа входов которого соединена д вйхбдами аттенюатора,входы которого подключены к источнику входного сигнала, а выход сумматора является четвертым выходом устройства, фоточувствительный блок содеряит четыре электрооПтических светофильтра, выполненных в виде жидкокристаллических ячеек, которые включены соответственно в другие смежные плечи первого и второго мнояиг,ельных мостов,причем.электрооптические светофильтры установлены между механическим,модулятором света и соответствующими фоторезисторами третьего и четвертого множительных мосов 2 .Недостатком этого устройства является его сравнительная сложность ввиду наличия, помимо основных элементов, активно участвующих в операциях умножения, а именно четырех множительных мостов, дополнительных сумматора и аттенюатора в квадратурном канале второй гармоники, которые за счет специфических ошибок вносят в этом канале погрешности, особенно отрицательноотражающиеся на точности Функционирования устройства при аэродинамических исслецованиях, где квадратурные составляющие сигналов, в основном определяющие фазовые соотношения в каналах разных гармоник, в среднем на порядок (и даже более) меньше синфазных составляющих. С этим же связаны определенные трудности в настройке устройст" 55 ва.Поставленная цель достигается тем что в оптоэлектронное множительное устройство, содержащее источник света постоянной интенсивности, который через линейный конденсатор связан с входом механического модулятора света, который состоит из первого и. второго цилиндрических эксцентриков, установленных на общей оси вращения, экстремумы которых сдвинуты на угол 90 один относительно другого, первый выход механического модулятора света, .связанный с первым цилиндрическим эксцентриком, оптически связан с первой парой фоторезисторов, второй выход механического модулятора света, связанный с вторым цилиндрическим эксцентриком, оптическй связан с второй парой Фоторезисторов, а третья и четвертая пары фоторезисторов связаны с первым выходом механического модулятора света соответственно через две пары элег.трооптических жидкокристаллических свето фильтров, причем первая и вторая паг:ьг фоторезисторов и первая и вторая пары эйектрооптических яидкокристаллИ- ческих светофильтров включены всмежные плечи соответственно первого ивторого множительных мостов, первые диагонали которых соединены с выходами источника входного сигнала, а вторые диагонали первого и второго множительных мостов являются соответственно первым и вторым вы-. ходами устройства первой гармоники, третья пара фоторезисторов включена в смеяные плечи третьего множительного моста, в другие смежные плечи которого включены первый и второй балансировочные резисторы, первая диагональ третьего множительного моста соединена с выходами источника стабилизированного напряжения, а вторая диагональ является первым выходом устройства второй гармоники, четвертая пара Фоторезисторов включена в смежные плечи четвертого множительного моста, первая диагональ которого соединена с выходами источника стабилизированного напряжения, введена пятая пара фоторезисторов, которая оптически связана через1,Ф вторую пару электрооптических жидкокристаллических светофильтров с вторым выходом. механического модулятора света, причем пятая йара фоторезисторов включена в другие смежные плечи четвертого множительного моста, вторая диагональкоторого является вторым выходомустройства второй гармоники. На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 показан принципиальный вид его оптикомеханической части.По аналогичным законам в .этихмостах изменяются токораспределенияв смежных плечах с парами электрооптических светофильтров 84 -8 и 8 у,что приводит к соответствующим модуляциям их прозрачности (оптическойплотности), в частностиПб, 8 =По+И 1 ПВ) ИпатП д- ;,По 1 дПРсозе 1,где П,9 В 4.- среднее значение прозрачности электрооптического светофильтра; устройство содержит (фиг.1) источник 1 света постоянной интенсивности, линейный конденсор 2, механический модулятор 3 света, выполненный в виде первого цилиндрического эксцентрика 4 и второго цилиндрического эксцентрика 5, экстремумкоторых сдвинуты,цруг относительнодруга на угол 90 о, фоточувствительный блок 6 с пятью парами фоторезисторов 7, а именно, первой парой 7 -7второй парой 7 -74, третьей парой7, -7 б, четвертой парой 77-78 и пятой парой 79 -7 о и двумя парамиэлектрооптических жидкокристаллических светофильтров 8 (первая пара 81 -8 . и вторая пара 8-84), источник 9 входного сигнала П(1), источник 10 стабилизированного (по"стоянного) напряжения П. Первая пара фоторезисторов 7 -7 и первая 20пара электрооптических светофильтров 8-8. включены в смежные плечи первого множительного моста 11, вторая пара фоторезисторов 7 -7,1 и вторая пара электроойтических свето Фильтров 8-84 включены в смежныеплечи второго множительного моста 12,третья пара Фоторезисторов 7-7включена в смежные плечи третьегомножительного, моста 13, четвертая ЗОи пятая пары Фоторезисторов 77 -79 и79 -7 включены в противоположные плечи четвертого множительного мос" та 14. Для регулировки устройства третий множительный мост 13 снаб жен балансировочными резисторами 15. Все пары фоторезисторов оптически сопряжены с источником 1 света через механический модулятор 3 света, причем первая (74 -7), третья 4 О(7 б.-7 ) и четвертая (77 -7 ) пары фоторезисторов через его первый эксцентрик 4, а вторая (79-74) и пя" тая (7,-7 ) пары - через второй эксцентрик 5. Первая пара электрооптических светофильтров (8-8) установлена между первым эксцентриком 4 и четвертой парой Фоторезисто-. ров (77-7). Вторая пара электрооптических светофильтров (8 з-ф уста- о новлена мехсду первым эксцентриком 4 и третьей парой фоторезисторов (7 -7 ), а также между вторым эксцентриком 5 и пятой парой фоторезисторов (7-7 ). На Фиг.1 светофильтры 8-84 йоказаны в виде двух последовательно соединенных элементов. Одни диагонали множительных мостов 11 и 12 соединены с источником 9 входного сигнала, а множительных мостов 13 и 14 - с источником 10 стабилизированного напряжения. Другие диагонали всех четырех множительных мостов 11-14 являются соответствующими выходами устройства, первой и второй гармоник. Источник 1 света, линейный конденсор 2, механический модулятор 3света и фоточувствительный блок 6составляют оптико-механическую часть(фиг.2) устройства, где фоторезисто"ры 7 и электрооптические светофильтры 8 размещены в два ряда вдоль осивращения механического модулятора 3света, установленного между линей"ным конденсором , 2 и фоточувствительным блоком 6.Устройство работает следующнмобразом,При вращении механического модулятбра 3 света с угловой скоростью а эксцентрики 4 и 5 перекрывают(затеняют) площади световых потоков,падающих от источника 1 света черезконденсор 2 на светочувствительныеслои фоторезисторов 7 фоточувствительного блока 6 по законам синусной и косинусной функций первой гармоники, причем дифференциально (противофазно) у фоторезисторов отдельных пар, например:87 7 7 7 7 =БОДБ(81 ПШ81в=8 +д 8 (соза 1:),7-7 д 1 7 о р о где 8 .половинаплощадкисветочув- ствительного слояФоторезистора 7;Ь 8 (в 1 пюй), Ь 8 (сов(6 М - изменениеприращения этойплощади.Это приводит к кратным изменениям сопротивлений пар фоторезисторов 7 -7 и 7 ь"74 мостов 11 и 12 канала первой гармоники (п=1) устройства, на выходных диагоналях которых сог" ласно известного свойства мостов осуществлять перемножение сигнала во входной диагонали, а именно ИС), на функции изменения сопротивлений активных плеч с фоторезисторами, получаем электрические сигналы, пропорциональные у моста 11 О и- =П(1) э 1 пий, у моста 12 0(1 МП(й)собВВ.