Следящий фильтр-демодулятор для изме рения частоты сигналов допплеровских измерителей скорости

Патент 570183

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ (11) 570183

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное ы авт. свид-ву

{22) Заявлено05.03.76 (21 } 2331858/08 с ирисоедииением заявки №{23) Приоритет (51) М. Кл.

Н 03 Э 13/00 ф 01 8 ..9/42

Гесудврстввнни» квкатвт

Csesra ЬЬнвстрва СОР

as двлак хзвбрвтвввй к вткритнй

1 (43} Опубликовано 25.08.77.Бюллетень №: 31 (45} Дата опубликовании описания 07.10.77 (53) УДК621.396.962. .2 3 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

" В. С. Соболев и B. И. Титков (71) Заявитель

Сибирское отделение Института автоматики н электрометрии

Академии Наук CCCP (54} СЛЩЯШИЙ фиЛЬТР--Ш:МОДУЛЯТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИИ ЧАСТОТЫ

СИГНАЛОВ ДОППЛЕРОВСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ СКОРОСТИ

Изобретение относится к радио- и измерительной технике и предназначено для обработки сигналов лазерных допйлеровсиих измерителей скорости потоков (ЛДИС).

Известен следаший фильтр-демодулятор дла измерения частоты сигналов допнлвров, ских измерителей скорости, содвржантнй квадратурные смеситвли, первые входы ко» торых обьвдинены и являются входом ус в ройства, последовательно соединвижве Форма-.тЕ рователь частотной ошибки, интегратор и управляемый. генератор квадра агниях сигна лов, выходы которого соединены со вторнмн входами квадра тяйчых с смвситвлейу а также блок 4ормированиа квадрата модулей 16 сигнала, .выход которого. через: триггер

Шмидта соединен е -входом управления ключа (Ц.

Однако использование такой схемы для исследования турбулентных течений, ско- йр рость которых быстро изменяется в ширсм ких пределах, ограничено появлением частотных искажений вследствие расширения спектра допплеровского сигнала, а также возь ожностью срыва слежения нз-аа того, 2 что додплеровскнй сигнал окажется за пределами спектрального окна системы.

Иелью изобретения авлается повышение точности нэмерениа частотът в широком дьапаэоне изменения ее значений. Для этого в следящий фильтр-демодулятор для измеренияа частоты сигналов допплеровских изме рителей скорости, содержащий квадратурны е смвсителн, первые входы которых объединены и авляютса входом устройства, последовательно соединенные формирователь чж тотной ошибки, интегратор и управляемый генератор квадратурных сигналов, выходы которого соединены со вторыми входами квадратурных смесителей, а также блок формирования квадрата модулей сигнала, выход которого через тржтер Шмидта соединен с входом управления ключа, введены управ лявмые фильтры, включенные между выхода ми квадратурных смесителей и входами формирователя частотной ошибки и блока формирования квадрата модуля снт нала, частотный детектор ошибки, детектор частоты управляемого генератора, сумматор с запоминаюшей емкостью и схема управления фильм

570183

3 рами. Вход частотного детектора ошибки соединен с выходом формирователя частотной ошибки, а выход - через ключ с первым входом сумматора с запоминающей емкост ло.

Вход детектора частоты управляемого генеpampa соединен. с одним иэ выходов управляемого генератора квадратурных сигналов, а выход подключен ко второму входу сумматора с запоминающей емкостью, выход которого через схему управления фильтрамв

° соединен оо вторыми входами управляемых фильтров е

На ф п. 1 приведена структурная электрическая схема следящего фильтра-демодулятора; на фиг. 2 - пример реализации схемы 15 управляемого фильтра.

Следящий фильт демодулятор для измерения частоты сигналов допплеровских измеритетелей скорости содержит квадратурные смесители 1,2, первые входы которых объединены и являются входом устройства, последовательно соединенные формирователь чвототной ошибки 3, интегратор 4 и управляемый генератор квадратурных сигналов 5, выходы которого соединены со вторыми вхо- я5 дами квадратурных смесителей 1, 2 а также блок формирования квадрата модулей сигнала 6, выход которого через триггер

Шмидта 7 соединен с входом управления ключа 8. Кроме того, в него введены управ40 ляемые фильтры 9, 1О, включенные между выходами квадратурных смесителей 1, 2 и входами формирователя частотной ошибки

3 и блока формировании квадрата модуля сигнала 6, частотный детектор ошибки 11, З5 детектор частоты управляемого генератора 12, сумматор 13 с запоминающей емкостью и схема управления фильтрами 14, при атом вход частотного детектора ошибки 11 соединен с выходом формирователя 40 частотной ошибки 3, а выход - через ключ

8 с первым входом сумматора 13 с запоминающей емкостью, вход детектора частоты управляемого генератора 12 соединен с одним из выходов управляемого генера- 45 тора квадратурных сигналов 5, а выход подключен ко второму входу сумматора 13 с запоминающей емкостьй, выход которого через схему управления фильтрами 14 соединен со вторыми входами управляемых 5О фильтров 9 и 10.

Интегратор 4 состоит иэ реверсивного счетчика 15 и преобразователя цифра-анало г 16. 55

На фиг. 2 приведена структурная электрическая схема управляемого фильтра 9 или 10, который состоит и."- фильтра низкой частоты 17, коммуташ|онной RC цепи

2 с управляемым ключом 18, выполненным 60

4 на полевом транзисторе, и сглаживающего фильтра низкой частоты 19. Схема управления фильтрами 14 состоит из последовательно включенных преобразователя напряжения в частоту следования импульсов 20 и одновибратора 21.

Схема работает таким образом, что в процессе отслеживания частоты входного сигнала на выходе частотного детектора

12 и на емкости С частотного детектора

11 вырабатываются аналоговые сигналы, пропорциональные с заданными весовыми коэффициентами К и K соответственно частоте управляемого генератора f и сигналу ошибки ЬХ f = f, где f - частота допплеровского сигнала.

Действующее на выходе сумматора 13 результирующее напряжение Q-К f К g f вызывает пропорциональное ему изменейне полосы пропускания управляемых фильтров

9 и 10. Так, при увеличении скорости потька полоса пропускания фильтров будет пропорционально увеличиваться я спектр допплеровского .сигнала,не будет. претерпевать искажений. При исследовании турбулентных потоков, когда происходят быстрое увеличение или уменьшение частоты сигнала, воз никает ошибка слежения, которая принодит к появлению сигнала на выходе частотного детектора 11. Этот сигнал расширяет полосу пропусквния ф:.льтров, предотвращая срыв слежения.

В качестве управляемых фильтров удоЬно использовать коммутационные фильтры (cM. фиг. 2). При атом величина постоянной времени цепи будет зависеть от скважности следования импульсов и идентичность фильтров будет сохраняться с высокой степенью точности, а изменение полосы прс пускания фильтров легко достигается не менее чем на 40-60 дб, например от 1 до

100 кГц.

При применении предлагаемого фильтра повышается точность измерения и достиг . ется перекрытие по частоте рабочего диапазона частот от 5 до 5.0 кГц. что на порядок превышает аналогичный показатель в известных фильтрах.

Формула изобретения

Следящий фильт .демодулятор для измерения частоты сигналов допплеровских измерителей скорости, содержащий квадратурные смесители, первые входы которых обььдинены н являются входом устройства, после. довательно соединенные формирователь частотной ошибки, интегратор и управляемьФ генератор квацратурных сигналов, выходы

570183 которого соединены со вторыми входами квадратурных смесителей, а также блок формирования квадрата модулей сигнала, выход которого через триг-.ер Шмидта соединен с входом управления ключа, о т л и ч а ю - 5

m и и с я тем, что, с пелью повышения точности, в него введены управляемые фильтры, включенные между выходами квадратурных смесителей и выходамиформироватеия частотной ошибки и блока.формирования 1Ф квадрата модуля сигнала, частотный детектор ошибки, детектор частоты управляемого гене

pampa, сумматор с эапоминакацей емкостью и схема управления фильтрами, при этом вход частотного детектора ошибки соединен 15 с выходом формирователя частотной ошибки, а выход - через ключ с первым входом сумматора с запоминающей емкостью, вход детектора частоты управляемого генератора соединен с одним из выходов управляемого генератора квадратурных сигналов, а выход подключен ко второму входу сумматора с запоминающей емкостью, выход которого через схему управления фильтрами соединен со вторыми входами управляемых фильтров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

>. Эо "ан1 Т.D.> Wit wshursk 7 Н.,Created С.,Аи analysis of а гпи а1о & а>о .racking syskews for Poser дорр е

ve icosi ще ters, "Opto- electronics",Н-5, (973.

570183 ф 1

Составитель 3. Дунаева

Редактор Н. Джарагетти Танкред Н. Аиарвйчук Корректор А. Kpasse o

Заказ 3072/49 Тираж 1065 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4