Устройство для измерения допплеровской частоты

Устройство для измерения допплеровской частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соаетскик

Социалистическив

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»949529 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 150480 (21) 2909422/18-21

Р11М К з с присоединением заявки № (23) Приоритет

G 01 R 23/00

//G 01 S 9/42

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и. открытий

Опубликовано 070882. Бюллетень ¹ 29 (53) УДК621 ° 317 °вЂ” .-621 ° 396 (088.8}

Дата опубликования описания 070882. (72) Авторы изобретения

И.Г.Акопян, Н.П. Семейкин, В.A. Филь н (7! ) Заявитель

r p (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОПЛЕРОВСКОЙ

ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для измерения доплеровской частоты в лазерных доплеровских измерителях скорости.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные предварительный усилитель, полосовой фильтр, первое пороговое устройство, первый триггер, частотсиер, выход которого является выходом всего устройства, второе пороговое устройство, элемент И-НЕ и второй триггер. Устройство представляет собой измеритель частоты заполнения отдельных доплеровских импульсовт и применяется в аэрогидродинамике для измерения скоростей потоков (1).

Однако известное устройство измеряет частоту всех доплеровскнх импульсов, в том числе и тех, которые образованы наложением друг на друга доплеровских сигналов от двух частиц, одновременно находящихся в измерительном объеме, что приводит к существенному снижению точности измерения мгновенной доплеровской частоты, а следовательно, и мгновенной скорости потока. Поэтому целесообразно для повышения точности измерения мгновенной скорости потока исключить результаты измерения доплеровской частоты, соответствующие нахождению в измерительном объеме двух и более частиц одновременно.

Целью изобретения является повышение точности измереиня.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения доплеровской частоты, содержащее последовательно соединенные предварительный усилитель, полосовой фильтр, первый основной пороговый блок, перосновной TpHrrep u частотоьмцi последователв но соединенные второй основной пороговый блок, элемент И-HS и второй основной триггер, выход которого соединен с вторым входом частотомера, выход первого основного триггера соединен с вторыми входами элемента И-НЕ и второго основного триггера, выход второго основного порогового блока соединен с вторьвя входом первого основного триггера, а выход полосового фильтра соединен . с входом второго основного порогового блока, введены первый дополнительный пороговый блок, последовательно соединенные фильтр низких частот, 949529 формирователь строба и формирователь импульса сброса, последовательно соединенные N-входовый элемент ИЛИ и первый элемент И, N цепей, состоящих каждая из последовательно соединенных второго дополнительного порогового блока, формирователя, второго элемента И и логического блока, причем выход полосового фильтра соединен с входами дополнительных ,пороговых блоков, выход усилителя соединен с входом фильтра низких частот, выходы N логических элементов соединены с соответствующими входами

N-входового элемента ИЛИ, выход nepsoro дополнительного порогового блока15 соединен с вторыми ..входами 5 формирователей, выход формирователя строба подключен к вторым входам N вторых элементов И, а выход формирователя импульса сброса соединен с входами 20 начальной установки N формирователей и N логических блоков и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с дополнительным входом частотсмера. 25

На фиг. 1 приведена блок-схема устройствау на фиг.2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит усилитель 1, полосовой фильтр 2, первый пороговый блок 3, второй пороговый блок 4, первый триггер 5, элемент И-НЕ б, второй триггер 7, частотомер 8

И пороговых блоков 9, Н формирователей 10, и последовательных цепей, состоящих из элементов ll и логических блоков 12, элемент ИЛИ 13 .элемент И 14, пороговый блок 15, фильтр низких частот lб, формирователь 17 строба и формирователь 18 40 импульса сброса 18.

Устройство измерения доплеровской частоты функционирует следующим образом. 45

На временных диаграммах (фиг.2) показаны три ситуации: 1 - в измерительном объеме одна частица; 2 в измерительном объеме две частицы, сигналы от котоРых сильно перекрываются во времени; 3 - в измерительном объеме две частицы, сигналы от которых перекрыты во времени.

Порог Up первого порогового блоф ка 3 выше порога Up

Бр„ и Ор1первый и второй пороговые блоки формируют две пачки импульсов (фиг. 2Ъ,r) из которых с помощью

60 элементов И-НЕ б и триггеров 5 и 7 формируется пачка из п счетных импульсов яо числу. периодов доплеровской частоты, превышающих порог Пр, первого порогового блока 3 (фиг.2д), 65 и измерительный строб (фиг,2е), длительность которого равна Т =п-Т,, где Т* — период доплеров ской частоты.

Пачка импульсов и строб поступают на соответствующие входы частотомера 8, который определяет доплеровскую частоту делением числа импульсов в пачке на длительность строба, При наложении сигналов от двух частиц (фиг. 2а) в зоне перекрытия возникает паразитная частота модуляции (ПЧИ). Этот эффект заключается в том,,что в зоне пересечения огибающих в связи с возникновением скачка фазы один из периодов доплеровской частоты может оказаться ниже рабочих порогов UpÄ e Up< (фиг.26) .

Это приводит к потере одйого импульса в пачке счетных импульсов (фиг.2д) и, следовательно, к относительной ошибке измерения частоты. Для повышения точности измерения доплеровской частоты необходимо отбрасывать результаты измерения частоты от перекрывающихся сигналов. Селектировать также сигналы можно по огибающей сигнала на выходе полосового фильтра 2, имеющей при этом характерную двугорбую форму (фиг.26). Если провал между горбами огибающей выше обоих порогов Upq и Up((фиг.26), то известное устройство формирует один измерительный строб (фиг.2е) и одну пачку счетных импульсов, в которой потерян один импульс. за счет ПЧИ (фи г . 2д), чт о и прив одит к упомянутой ошибке измерения частоты.

Предлагаемое устройство в этом случае производит селекцию результата измерения, так как одно или несколько пороговых блоков 3 ввиду провала огибающей вырабатывают по две пачки импульсов (фиг. 2ж, з), из которых при помощи сигнала с выхода дополнительного порогового блока 15 (фиг. 2и) соответствующие формирователи 10 сформируют два импульса (фнг. 2к,л). При поступлении строба с формирователя 17 (фиг. 2н) эта пара импульсов через элемент ll проходит на логический блок 12, который в этом случае выдает разрешающий потенциал (фиг. 2п), который через элемент 13 поступает на вход элемента 14. По окончании строба (фиг. 2н) формирователь 18 выдает импульс ° (фиг. 2о), который при наличии разрешающего потенциала на входе элемента 14 проходит на дополнительный вход частотомера 8 и запрещает регистрацию результатов измерения частоты.

Если сигналы от двух частиц разнесены достаточно далеко во времени (фиг. 2а), и провал огибающей находится ниже одного или обоих рабочих порогов UpÄ z Up (фиг. 26), то уст949529 ройство формирует два разнесенных во времени измерительных строба (фиг. 2е) и две пачки импульсов (фиг. 2д), nd каждой из которых в частотомере 8 может быть произведено раздельное измерение частоты. 5

Ошибка за счет ПЧМ максимальна в точке пересечения огибающих и спадает практически до нуля на интервале +Тд от этой точки. На формирователь 17 поступает выделенная фильтром низких 10 частот 16 низкочастотная составляющая входного сигнала (фиг. 2м). Если в измерительном объеме находится одна частица (фиг. 2а), то низкочастотная составляющая имеет одногор- )5 бую форму, и формирователь 17 в этом случае всегда формирует один строб (фиг. 2н).

В случае перекрытия сигналов от двух частиц (фиг. 2а) низкочастотная составляющая имеет два горба (фиг.2м).

При этом, чем дальше во времени разнесены сигналы, тем ниже уровень провала между горбами. Порог U4, (фиг, 2м) формирователя 17 выбирается из условия, что провал между горбами опускается ниже уровня Бф., если интервал между измерительными стробами (фиг. 2е) превышает 2Тд. При провале между горбами низкочастотной составляющей ниже порога U4, (фиг.2м) строб на выходе формирователя 17 разделяется на две части (фиг. 2н), формирователь 18 при этом формирует по каждой части импульс сброса (фиг. 2о), который обнуляет логичес- З5 кие блоки после каждого иэ импульсов (фиг. 2к,л). Поэтому на входе элемента 14 не будет разрешающего потенциала, и импульс запрета (фиг.2р) в этом случае не пройдет на дополни- 40 тельный вход частотомера 8..Таким образом, при интервале между измерительными стробами (фиг. 2е) более

2Тд производится регистрация результатов измерения, в противном случае 45 регистрация. запрещается.

Формула изобретения

Устройство для измерения доплеровской частоты, содержащее последовательно соединенные предварительный усилитель, полосовой фильтр, первый основной пороговый блок, первый основной триггер и частотомер, последовательно соединенные второй основной пороговый блок, элемент И-НЕ и второй основной триггер, выход которого соединен с вторым входом частотомера, выход первого основного триггера соединен с вторыми входами элемента И-НЕ и второго основного триггера, выход второго основного порогового блока соединен-с вторым входом первого основного триггера, а выход полосового фильтра соединен с входом второго основного порогового блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены первый дополнительный пороговый блок, последовательно соединенные фильтр низких частот, формирователь строба и формирователь импульса сброса, последовательно соединенные N-входовый элемент ИЛИ и первый элемент И, N цепей, состоящих каждая из последовательно соединенных второго дополнительного порогового блока, формирователя, второго элемента И и логического блока, причем выход полосового фильтра соединен с входами дополнительных пороговых блоков,выход усилителя соединен с входом фильтра низких частот, выходы N .. логических элементов соединены с сЬответствующими входами N âõîäoâoãî элемента ИЛИ, выход первого дополнительного порогового блока соединен с вторыми входами N формирователей, выход формирователя строба подключен к вторым входам N вторых элементов

И, а выход формирователя импульса сброса соединен с входами начальной установки И формирователей и N логических блоков и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с дополнительным входом частотомера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Василенко Ю.Г. и др. Лазерные дбплеровские измерители скорости.

Новосибирск, Наука, 1975, с. 131)41 °

949529

b»

УРр

0Рт

Ф

Составитель В. Новоселов

Редактор Р. Цицика Техред Л. Пекарь Корректор Н. Король

Заказ 5740/33 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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