Способ измерения частоты гармонических электрических колебаний

Способ измерения частоты гармонических электрических колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике радиотехнического диапазона частот. Целью изобретения является повышение точности измерения частоты за счет использования оптимальной пространственной обработки оптической волны, несущей информацию о частоте анализируемого сигнала на выходе из акустооптического модулятора . Цель достигается тем, что в способе измерения частоты, заключающемся в преобразовании анализируемого сигнала в бегущую акустическую волну, освещении ее плоской когерентной оптической волной под углом Брэгга, фокусировке волны 1-го дифракционного порядка в плоскости регистрации и преобразовании фотодетектором световой энергии в электрический сигнал, дополнительно перед фокусировкой пространственно модулируют оптическую волну 1-го дифракционного порядка, несущую информацию о частоте анализируемого сигнала , по закону XCiexp(-jKCB Xsin $зо). где X - координата плоскости обработки оптической волны, параллельной вектору скорости акустической волны; Ci - постоянный коэффициент , не зависящий от оптического сигнала; веоугол Брэгга при ш ftfe; шчастота анализируемого сигнала; UA - частота целеуказания;Ксв 2 лг/Асв; Лее - длина волны света в 1-м порядке дифракции, а частоту определяют из приведенного в описании соотношения.

1812517

В AOM 1 анализируемые электрические колебания преобразуются в бегущую акустическую волну. Источник 2 освещает AOM плоской когерентной оптической волной под углом Брэгга, в результате на выходе

AOM 1 образуются две волны 0-ro и.1-ro дифракционных порядков. Волна 1-го дифракционного порядка модулируется вдоль координаты Х по амплитуде в соответствии с законом С1 Х и по фазе, в соответствии с законом ехр(-JKQQ x sin био). При этом суть операции амплитудной модуляции при помощи транспаранта 4 и полуволновой пластинки 5 заключается во взвешивании информационной значимости пространственных составляющих оптической волны вдоль координаты Х. Операция фазовой модуляции, осуществляемой транспарантом 3, аналогична повороту оптической волны на фазовой дифракционной решетке, а угол поворота равен углу Брэгга 0 для частоты целеуказания во. Таким образом, фазовая модуляция позволяет выделить разность пространственного изменения фазы, возникающую при изменении частоты сигнала и соответствующем изменении угла наклона оптической волны -1-ro дифракционного порядка. Линза 6 фокусирует модулированную оптическую волну первого дифракционного порядка по закону ХС1ехр(-jKca x sin

who), где Х вЂ” координата плоскости регистрации оптической волны: Ксе = 2 л/Ясц, 4вдлина волны света в первом порядке дифракции; 6so — угол Брэгга при в=в; С>, С2 — постоянные коэффициенты, не зависящие от оптического сигнала V (Х, co). в плоскость регистрации. Фотодетектор 7 преобразует оптический сигнал в электрический. Определение частоты в анализируемого сигнала осуществляется предварительным усилением электрического сигнала с компенсацией квадратичной характеристики детектора 7 в усилителе 9 и взвешиванием в умножителе

12 с весом P. Величина Р является постоянной при неизменном уровне анализируемого сигнала и в этом случае может быть рассчитана заранее. Если амплитуда V> анализируемого сигнала неизвестна, то она может быть определена по снижению уровня проходящей через AOM 1 оптической волны нулевого дифракционного порядка, что реализовано в устройстве детектором 8, усилителем 10 и усилителем 11 взвешивания, реализующим нахождение величины P.

Способ оценки частоты реализует оптимальный алгоритм по критерию максималь5 ного правдоподобия, что позволяет рассчитать потенциальную точность способа, так как при этом теоретически предельные ковариации ошибок полностью определяются соответствующими коэффициентами информационной матрицы, Частоту определяют из соотношения гг и = ) Сг ) Х 0 (Х. m ) х

2V> гО

15 Xexp(j Ксвxsinй)о)dХ где N< — спектральная плотность шума, Формула изобретения

Способ измерения частоты гармонических электрических колебаний, заключающийся в том, что анализируемый сигнал преобразуют в бегущую акустическую волну, освещают ее плоской когерентной оптической волной под углом Брэгга, фокусируют волну первого дифракционного порядка в плоскости регистрации и преобразуют фотодетектором световую энергию в электрический сигнал, отличающийся тем, что. с целью повышения точности измерения частоты, перед фокусировкой про30 странственно модулируют оптическую волну первого дифракционного порядка, несущую информацию о частоте сигнала. по закону ХС1 ехр(— jKce X sin Оюо), а частоту определяют из соотношения

35 гги =) < Сг jX U(X,а>) х

2и1

)чо

X ехр (- j Ксв х sin ба ) d Х где Ьв=в-сто; и — частота анализируемого сигнала; во — частота целеуказания;

Ксв = 2 св, 4 — длина волны света в 1-м порядке дифракции;

Ci, Сг — постоянные коэффициенты, не зависящие от оптического сигнала V(X в); .

Вбо — угол Брэгга при в=в,;

Vi — амплитуда входного колебания;

N< — спектральная плотность шума:

R — половина стороны прямоугольника усреднения вдоль координаты Х;

j — комплексная единица, 18 l 2517

Составитель Л, Устинова

Техред М. Моргентал Корректор Л. сриль.

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1574 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5