О5
со 110 Изобретение относитс к измерению и регистрации светового потока с помощью фотоэлектронных преобразователей и может .быть использовано в фотоэлектронных системах автоматического управлени , подверженных воздействию световых гармонических помех и возмущений , период изменени которых соизйерим с длительностью полезного светового потока. Известен способ регистрации изненени светового потока, по которому преобразуют световой поток в электрический сигнал с помощью фотоэлемента, измер ют электрический сигнал и фиксируют момент достижени электрическим сигналом уровн срабатывани триг гера Шмитта. В зафиксированный момент включают выходное устройство фотоэлектронного преобразовател l. Недостаток данного способа состоит в низкой помехозащищенности, так как регистраци изменени светового потока осуществл етс под воздействием светового сигнала любой длительности , в том числе и под .воздействием световой помехи, длительность которой существенно меньше длительности полезного информационного светового потока. Наиболее близким.к изобретению техни еским решением вл етс способ регистрации изменени светового потока , характеризующийс тем, что световой поток преобразуетс с помощью фотоэлемента в электрический сигнал. Далее этот электрический сигнал измер етс и при достижении им определенного порогового уровн фиксируетс измеренный сигнал в момент его превышени Задерживаетс на интервал времени, пропорциональный длительности полезного информационного светово го потока, выходной электрический сигнал фотоэлектронного преобразовател . Суммируетс ранее зафиксирован ный сигнал с задержанным. Измер етс суммарный сигнал и в момент достижени суммарным сигналом удвоенного значени порога срабатывани первого фиксатора формируетс результирующий сигнал, который соответствует регист рируемому световому потоку. За счет задержки выходного сигнала фотоэлект ронного преобразовател осуществл ет с селекци световой импульсной помехи , длительность которой меньше дл тельности полезного информационного светового потокаi Это позвол ет повы 2 сить помехозащищенность регистрации изменени светового потока 2 Недостаток известного способа состоит в том, что снижаетс быстродействие регистрации изменени светового потока на величину времени задержки селекции помехи по минимуму её длительности . Это объ сн етс тем, что задержка регистрации изменени светового потока осуществл етс на одну и ту же посто нную, заранее заданную величину времени, равную длительности полезного светового информационного потока. Целью изобретени вл етс повышение быстродействи за счет сокращени времени селекции световой гармонической помехи, период изменени которой близок или совпадает с длительностью периодом следовани ) полезного светового информационного потока . , Указанна цель изобретени достигаетс тем, что согласно способу, содержащему операции преобразовани светового потока в электрический си|- нал, фиксировани момента достижени им порогового значени , задерживани зафиксированного сигнала, суммировани зафиксированного сигнала с задержанным и формировани результирующего сигнала изменени светового потока в момент достижени суммарным сигналом удвоенного порогового значени , одновременно с задерживанием зафиксированного сигнала дифференцируют ранее полученный электрический , интегрируют дополнительный посто нный сигнал, сравнивают измеренный проинтегрированный сигнал с эталонным , прекращают задерживание первого зафиксированного сигнала, если момент изменени знака разностного сигнала опережает момент равенства ну лю продифференцированного сигнала, и уменьшают проинтегрированный сигнал до нулевого значени в каждый момент равенства нуло ранее продифференцированного сигнала. В результате этих операций над электрическими сигналами определ ютс экстремальное (. максимальное) значение световой гармонической помехи и момент времени, при котором этот экстремум имел место, в интервале времени превышени световым потоком порогового значени . Если момент времени достижени экстремального -значени превышает половины длительности полезного светового импульсного потока , то предлагаетс прекращать селекцию светового потока от световой гармонической помехи и сразу же формировать результирующий сигнал изменени полезного светового потока. Эт позвол ет сократить врем селекции и повысить тем самым скорость преобразовани светового потока в электри ческий сигнал при наличии в световом потоке гармонической световой помехи , период изменени которой близок или совпадает с длительностью полезного светового потока. На фиг. 1 приведены эпюры сигналов , по сн ющие способ регистрации изменени светового потока; на фиГ. пример функциональной схемы устройства . Устройство содержит световой поток 1, состо щий из полезного светового потока и световой помехи, элект рический сигнал 2, полученный при преобразовании светового потока, где ЕС - сигнал, соответствующий уровню фиксировани фотоэлектронного преобразовател , сигнал 3, полученный при фиксировании полезного- светового потока, сигнал 4(V%) , задержанный на величину Г, где Х - интервал вре .мени, пропорциональный длительности полезного информационного светового потока, дополнительный посто нный электрический сигнал 5 СХ;) ) проинтегрированный посто нный электрический сигнал УС , где - этэлонный сигнал, разностный сигнал 7(Vt получаемый при сравнении эталонного У-уИ проинтегрированногоVP электрических сигналовi выходной сигнал Vgjj,фотоэлектронного преобразовател е, е - точки кривой Е, где производ на равна нулю, фотоприемник 8, например фоторезистор, пороговый элемент 9, например триггер Шмитта, блок 10 временной задержки с регулиру емым временем задерживани , сумматор 11 на два входа, релейный пороговый элемент 12 С выходное устройство) источники 13 и 1 посто нного и эталонного сигналов соответственно, ком мутаторы 15 и 16, интегратор 17, сра нивающий блок 18, нуль-органы 19 и 20, например чувствительные релейные элементы, дифференцирующий блок 21. На фиг. 1 показано, что выход фотоприемника 8 подключен через пороговый элемент 9f блок 10 временной задержки и сумматор 11 к входу релейного порогового выходного элемента 12 Кроме того, выход фотоприемника 8 соединен через дифференцирующий блок 21 и нуль-орган 20 к управл ющим входам интегратора 17 и коммутатора 1б. К одному входу блока 18 подключен выход источника It, а к другому - через коммутатор 15 и интегратор 17 выход источника 13 посто нного сигнала. Выход порогового элемента 9 соединен с управл ющим входом коммутатора 15 и с одним из входов сумматора 1 1 . Устройство работает следующим образом . С помощью фотоприемника 8 световой поток Ф ( фиг. 1), содержащий полезный импульсный поток и световую помеху, преобразуетс в электрический сигнал Е. Электрический сигнал Е измер етс по отношению к пороговому уровню срабатывани порогового элемента 9 и в момент его .превышени -.ц срабатывает пороговый элемент 9, который фиксирует этот момент. Выходной cиr7 aлV(J) порогового элемента 9 поступает на вход блока 10, где он задерживаетс на величи ну Т кроме того, этот сигнал Vri, поступает на один из входов сумматора 11 и на управл ющий вход коммутатора 15, который срабатывает и подключает источник 13 к входу интегратора 17. Интегратор начинает интегрировать свой посто нный сигнал VQ со скоростью, заданной его посто нной времени интегрировани и пропорциональной величине oL . За врем тг ги-нтегратор 17 наинтегрирует (накопит) сигнал Myq , равный выходному сигналу источника 1. Одновременно с . задерживанием сигнала Уф и интегрированием сигнала УС осуществл етс с помощью блока 21 дифференцирование электрического сигнала Е, например, вида E.)), (Ы) где F. - посто нна составл юща ; Е - амплитудное значение гармо-. нической помехи; Т - посто нна времени затухани световой помехи;; фаза гармонической помехи. При этом определ ют экстремальное (максимальное ) значение дл помехи вида С1.1), т.е. наход т первую производную дл функции Е (-t) . В ходе решени этой задачи определ ют момент времени -t- при котором имеет место экстремум (максимум значени функции Е (-t) , . )tH7r ti- где Ш 0,1,2,3,. ..,vi. . Одновременно с задержкой фиксированного сигнала VA интегрируют посто нный сигнал Vo сравнивают эталонный Vg.-y и интегрируемый VH сигна лы, т.е. решаетс уравнение вида . n о 0.3) Учитыаа , что эталонный сигнал л етс посто нным ступенчатым сигна лом, а получаемый проинтегрированный сигнал и эталонный сигнал имеет соо ветствующий вид )Ncdt -ti 0.5Г тогда выражение (1.3) примет вид .ncat.o, -t (1.6; где fb - масштабный коэффициент; К - коэффициент пропорциональности между c и Vg ; . . 4i. - момент времени начала интегрировани ; Ьд-, момент времени окончани интегрировани . Операци фиксировани момента времени -LT, равенства нулю, продифференцированного сигнала Е осуществл етс с помощью нуль-органа 13. Сравнение эталонного выходного сигналов Vn интегратора 17 происходит на входах блока 18. В процессе сравнени Vg и Vy, опре дел ют момент времени-fe, когда выра жение (1.6) обращаетс в нуль, напр мер, с помощью нуль-органа 19, т.е. наход т величину-Ъ I., . V f -b-t. (1.7 Сравнива момент времени t.j.d .7) и -t (1.2 ) переход т к одной из следующих операций г 1. Если-b i : Ь( фиг. 1), то прекр щаетс задержка фиксированного Уф сиг нала и осуществл етс .формирование выходного cигнaлa /ftJJ y (фотоэлектронно го преобразовател , причем по сравне нию с известными способами врем задержки Т меньше времени задержки V известных способов, например, в два раза. Техническа реализаци этих операций может быть осуществлена с помощью коммутатора 16 и нуль-органов 19 и 20. При срабатывании в момент времени -t. нуль-органа 19 коммутатор 16 отключит блок 10. Задерживание сигнала V-, прекратитс . На выходе сумматора образуетс , начина с момента времени -Ь, удвоенный суммарный сигнал, под воздействием которого сформируетс (сработает выходное реле 5 ) выходной /е,ь(Сигнал фотоэлектронного преобразовател , который опережает аналогичный ( показано на фиг. 1 пунктирной линией) выходной сигнал фотоэлектронного преобразовател без реализации предложенных операций. Далее сравнение проинтегрированного и эталонного сигналов продолжаетс до момента времени, когда сработает нуль-орган 20. В момент времени сигнал на выходе интегратора 17 уменьшаетс до нул , а величинаVCP становитс равной посто нному эталонному сигналу Реализаци этих операций подготавливает фотоэлектронный преобразователь к следующему очередному изменению светового потока. 2.Если-Ь2 Ьз, (ч® показано), то сразу прекращаетс операци интегрировани сигнала V , и в момент времени -Ь,, на выходе интегратора сигнал уменьшаетс до нул , а становитс равным д-у и нуль-орган 19 и коммутатор 16 не .срабатывают. При этом на выходе фотоэлектронного преобразовател не будет досрочного формировани выходного сигнала. Т.е. осуществлена прежн селекци помехи по минимуму ее длительности с заданным прежним быстродействием. 3.Если помеха отсутствует, то практически всегда будет справедливо неравенство, что4 27-Ьз и, еле довательно, с ТГ (фиг. О. Таким образом, при отсутствии помехи, т.е. в идеальных услови х, врем задержки зафиксированного сигнала будет посто нно и равно ТХ , т.е. не будет отличатьс ot времени селекции известного способа. . Если помеха имеет на уровне срабатывани Ер порогового элемента 9 длительность меньше , например О в момент времени-Ь равенства нулю первой производной -сигнала Е срабатывает нуль-орган 20, который обнулит интегратор 17 и отключит ,ком-, мутатор 16 от управл ющего входа блока 10. Блок 10 сохранит прежнюю аре- s меннюю задержку 1Г . Однако это не по-. . вли ет на быстродействие фотоэлектронного преобразовател , так как к моменту истечени временной задержки /f уровень помехи уменьшитс и выход- 1в ной элемент 12 не будет формировать сигнал Vgjiy.
Положительный эффект от использовани предлагаемого изобретени состоит в том, что сокращаетс , например, ts в два раза врем селекции светового потока, содержащего гармоническую
световую помеху, период следовани которой близок или совпадает с длительностью полезного светового потока .
Сокращение, например, в два раза времени селекции световой помехи и повышение тем самым соответственно в два раза быстродействи фотоэлектронных преобразователей при регистрации изменени светового потока достигаетс за счет нахождени экстремума световой помехи и изменени времени задержки ( селекции формировани . выходного сигнала в соответствии с очередностью по влени экстремума и половиной интервала времени задержки .