Следящее устройство для измерениядопплеровских сигналов

Следящее устройство для измерениядопплеровских сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

6МЛж е;,, уБд

ОП ИСАИИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик (1 ) 692379 (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (5l)M. Кл.

С 01 5 9/42

Н 01 S 3/10 (22) Заявлено07.08.75 (21) 2168226/18-09 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Гооударстввииый комитет

СССР

Опубликовано 07.01.81 Бюллетень № 1 до делам ивобретеиий и открытий (53) УДК 621.396.

933(088 8) Дата опубликования описания 10.01.81

Н. С. Данилов, В. И. Титков и Я. Я. Томсонс (?2) Авторы изобретения

Институт теплофизики Сибирского отделения AH СССР (71) Заявитель (54) СЛЕДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДОППЛЕРО г КИХ СИГНАЛОВ

1О мы Г1) .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для работы в лазерных допплеровских измерителях скорости турбулентных знакопеременных потоков, Известен ряд следящих систем, пред5 назначенных для работы в лазерных измерителях скорости потоков, среди которых особый интерес представляют чувствительные к направлению потока схеНаиболее близким к предлагаемому является следящее устройство, содержащее последовательно соединенные квадра» турные смесители, фильтры нижних час15 тот, выходы которых подключены к формирователю ошибки рассогласования, ключ, интегратор и управляемый генератор, выходы фильтров нижних частот подключены также к входам формирователя суммы

20 квадратов сигналов, выход которого подключен к входу порогового каскада, управляющего ключом, а вторые входы квад2 ратурных смесителей подключены к выходу опорного генератора f2)

Точность измерений знакопеременных допплеровских сдвигов частоты в такой схеме резко падает из-аа переналожения спектров допплеровского сигнала, гетеродина и их комбинационных составляющих.

Uenb изобретения - повышение точности измерения знакопеременных допплеровских сдвигов частоты.

Это достигается тем, что в устройство введены входной однополосный модуляI тор, высокочастотный однополосный модулятор и полосовый фильтр, выход которого соединен с входами квадратурных смесителей, а входы однополосного модулятора подключены к выходам высокочастотного модулятора, управляющий вход которого соединен с входом опорного генератора, а другие входы — с выходами управляемого генератора.

На фиг. 1 изображена функциональная блок-схема следящего устройства для измеоения допплеровских сигналов в опти3 69237 ческих линиях связи; на фиг. 2 - диаграмма сигналов.

Следящее устройство (фиг. 1) содержит вхоцной однополосный модулятор 1 с попосовым фильтром 2 на выходе, к .-. которому подключены квацратурные смесители 3 и 4 с фильтрами 5 и 6 нижних частот на выхоце, формирователь 7 ошибки рассогласования, ключ 8, интегратор

9 и управляемый генератор 10, соеди- у ненные последовательно, опорный высокочастотный генератор 11, подключенный к опорным входам квацратурных смесителей 3 и 4, высокочастотный однополосный модулятор 12, подключенный к. tS выходам генераторов 10 и 11 и соединенный с квацратурными входами izoдиого модулятора 1, формирователь 13 суммы квацратов сигналов, подключеннйй к выхоцам фильтров 5 и 6 низкой З1 частоты и пороговый элемент 14, управляющий ключом 8.

Устройство работает следующим образом. В оптических линиях связи формируются квацратурные допплеровские 25 сигналы (аддитивная составляющая сигналов устраняется использованием балансных схем фотоприемников).

A (4) coe (au .Ь ) и А (5) оба (фЬ а), частота которых определяется соотноше- Зо нием И вЂ” К1,, где % — волновой вектор оптической схемы, а V> — вектор скорости исслецуемого потока. В модуляторе 1 допплеровские сигналы трансформируются в область высоких частот, что достигается, например, путем перемножения входных цопплеровских сигналов и выходных сигналов высокочастотного модулятора 12 с последующим суммированием произведений Щ

0пф() = "®cos(yu>t ) cо (а г) +

+ A(t)cos(uu +Уф

* хсов((о о ) Ф1, 45 гце СОа (ОО Z uuã) t, И СааЯЮОт йг) + 471 ) выходные сигналы высокочастотного модулятора 12, И „- частота управляемого генератора 10, Ю - частота опорного высокочастотного генератора 11.

Из поивеценного выражения следует, что при л

Х ц q) = () cos(uu i „-<адВ . 0ф а при К4х С0

35 ) „ Ж= ® 08(О, д)<

Таким образом,:допплеровская частота QD меняет знак при иэменениИ нап9 4 равления потока,. а низкочастотный спектр допплеровского сигнала ф (oo<) не меняя своей формы, переносится в область высоких частот (cM. фиг. 2).

Полученный сигнал фильтруется полосовым фильтром 2, а затем преобразуется в низкочастотный сигнал частоты (+М „ + UOg ) в квацратурных смесителях 3 и 4. При этом высокочастотные составляющие легко устраняются фильтрами 5 и 6 нижних частот. Из низкочастотных сигналов формируется ошибка в формирователе 7, которая интегрируется в

\ интеграторе 9 и служит сигналом управления генератора 10, частота которого регулируется таким образом, чтобы значение частоты сигнала на выхоце модулятора 1 стало равно частоте высокочастотного генератора 1 1.

В такой схеме, благоцаря переносу спектра входного сигнала в область высоких частот, на которых осуществляется слежение эа частотой входного сигнала, легко удовлетворяются требования высокой избирательности системы и неискажающей передачИ сигнала, при одновременном сохранении широкого циапаэона входных частот. Кроме того, влияние нестабильности частоты высокочастотного генератора на точность работы следящей системы исключается, поскольку в системе последовательно осуществляется сначала суммирование, а затем вычитание ее в квацратурных смесителях.

Поэтому данное слецящее устройство может эффективно работать как при энакопеременных потоках, так и в оцнонаправленных потоках, допплеровские сцвиги частоты в которых могут меняться в широких пределах (например, от инфранизких частот цо единиц мегагерц и выше).

Формула изобретения

Следящее устройство для измерения допплеровских сигналов, соцержащее последовательно соединенные квацратурные смесители, фильтры нижних частот, выходы которых подключены к формирователю ошибки рассогласования, ключ, интегратор и управляемый генератор, выхоцы фильтров нижних частот подключены также к входам формирователя суммы квацратов сигналов, выход которого подключен к входу порогового элемента, управляющего ключом, а вторые входы квадратурных смесителей подключены к выходу опорного генератора, о т л и—

Фиг. f

К1(" г +) ВНИИПИ Заказ 107 10/7 5 Тираж .743 Подписное

Филиал ППП Патент, r . Ужгород, ул. Проектная, 4 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения знакопеременных допплеровских сдвигов частоты, в него введены входной однополосный модулятор, высокочастотный однополосный модулятор и полосовой фильтр, выход которого соецинен с входами квацратурных смесителей, а входы однополосного модулятора подключены к выхоцам оцнополосного высокочастотного модулятора, упI

2370 6 равляющий вход которого соединен с выходом опорного генератора, а другие входы с выхоцами управляемого генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Колчинский В. Е. и др. Йопплеровские устройства и системы навигации, М., 1975, с. 241-245, рис. 723.

2. Френкс Л. Теория сигналов, 1971, q рис. 4.9 и 4.10, с. 92-93.