Устройство для измерения допплеровской частоты

 

Изобретение относится к радиотехнике и служит для измерения допплеровского сдвига частоты в лазерных доппперовских измерителях скорости . Цель изобретения - автомати:зация процесса измерения и повышение точности измерения путем оптимизации соотношения величины рабочего порога и амплитуды входного сигнала. Устройство содержит усилитель 1, поЛосовой фильтр 2, формирователь 3 пачки импульсов и измерительного строба, частотомер 4, N пороговых блоков 5, блок 6 селекции по двугорбости, фильтр 7 нижних частот, формирователь 8 строба, формирователь 9 импульса сброса, N35 -триггеров 10, N счетчиков 12 и формирователь 14 импульсов обнуления. В описании приведены схемы дешифратора 11, управляющего устройства 13 и временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Изобретение - дополнительное к основному авт.св. № 949529. 4 ил. § (Л чш All/

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 G 01 R 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный КОмитет бссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (61) 949529 (21) 3725992/24-21 (22) 11.04.84 (46) 28.02.86. Бюл. У 8 (72} И.Г.Акопян, Н.П.Семейкин, Н.А.Семейкина, В.A.ÔHëü и 10.А.Шаршин (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 949529, кл.G 01 Я 23/00,1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ,ИЗМЕРЕНИЯ ДОППЛЕРОВСКОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к радиотехнике и служит для измерения допплеровского сдвига частоты в лазерных допплеровских измерителях ско.рости. Цель изобретения — автоматизация процесса измерения и повьп))ение

:точности измерения путем оптимизации соотношения величины рабочего поро ra и амплитуды входного сигнала.

Устройство содержит усилитель 1, полосовой фильтр 2, формирователь 3 пачки импульсов и измерительного строба, частотомер 4, Н пороговых блоков 5, блок 6 селекции по двугорбости, фильтр 7 нюкних частот, формирователь 8 строба, формирователь 9 импульса сброса, и З -триггеров 10, Д счетчиков 12 и формирователь 14 импульсов обнуления. В описании приведены схемы дешифратора

11, управляющего устройства 13 и временные диаграммы, поясняющие работу устройства, Изобретение— дополнительное к основному авт.св.

У 949529. 4 ил.

1215042,t0

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для измерения допплеровского сдвига частоты в лазерных допплеровских измерителях скорости.

Цель изобретения — автоматизация процесса измерения частоты допплеровского сигнала в лазерном допплеровском измерителе скорости и повышение точности измерений путем оптимизации соотношения величины рабочего порога и амплитуды входного сигнала.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу; на фиг.3 и 4 — схемы дешифратора и блока управления.

Устройство содержит усилитель 1, полосовой фильтр 2, формирователь 3 пачки импульсов и измерительного строба, частотомер 4, М пороговых блоков 5, блок 6 селекции по двугорбости, фильтр 7 нижних частот, формирователь 8 строба, формирователь

9 импульса сброса, ND -триггеров 10, дешифратор 11, N счетчиков 12, управляющее устройство 13 и формирователь импульсов обнуления 14.

В устройстве для измерения допплеровской частоты последовательно соединены усилитель 1, полосовой фильтр 2 и формирователь 3 пачки импульсов и измерительного строба, два выхода которого соединены с двумя входами частотомера 4, причем выход полосового фильтра 2 через N параллельно соединенных пороговых блоков 5 соединен с И входами блока 6 селекции по двугорбости, выход которого соединен с дополнительным входом частотомера

4, выход усилителя через фильтр 7 нижних частот, формирователь 8 строба и формирователь 9 импульса сброса соединен с первым управляющим входом блока 6 селекции по двугорбости, а второй управляющий вход блока селекции по двугорбости соединен с выходом формирователя 8 строба, синхровходы М2 -триггеров 10 соединены с выходами N соответствующих пороговых блоков 5, а выходы

Н2 -триггеров соединены с N входами дешифратора 11, причем соответствующие N выходов дешифратора 11 соединены через N счетчиков 12 с и входами управляющего устройства 13 и с

Й входами формирователя импульсов обнуления 14, выход которого связан с входами установки в "0 М счетчиков 12, при этом выход формирователя строба соединен с 2 -входами

11 -триггеров 10 и с дополнительным входом дешифратора 11, выход формирователя импульса сброса 9 соединен с входами установки в "0" N

-триггеров, а выход управляющего устройства 13 подключен к управляющему входу усилителя 1.

Устройство для измерения допплеровской частоты функционирует следующим образом.

На вход устройства поступают однополярные радиоимпульсы с гауссовой огибающей (фиг.2а) . Амплитуда сигнала на выходе усилителя 1 зависит от величины напряжения, поданного на его управляющий вход с выхода .управляющего устройства 13. На выходе полосового фильтра 2 сигнал имеет форму симметричных радиоимпульсов (фиг.2б).

Далее формирователь пачки импульсов и измерительного строба 3 формирует на первом входе частотомера 4 пачку из h импульсов (фиг.2в) по числу периодов допплеровской частоты, превысивших порог формирователя пачки импульсов и измерительного строба 3, а на втором входе частотомера 4 измерительный строб (фиг.2г), длительность которого — перид з допплеровской частоты. Часто омер

4 определяет допплеровскую частоту согласно выражению F = n /Т . Сигнал с выхода полосового фильтра 2 (фиг.2б) поступает на входы M пороговых блоков 5, имеющих разные пороги срабатывания U,, О,... U>, причем пороги выставлены так, что перекрывают весь динамический диапазон входного сигнала. На выходах порогоВ вых блоков 5 формируются пачки нормированных по амплитуде импульсов (фиг. 2д, е,ж. з . причем число им— пульсов в каждой пачке соответствует числу периодов сигнала, превысивших порог срабатывания данного порогового блока 5 (фиг.2б). Сигналы с выходов Н пороговых блоков 5 поступают на К входов блока 6 селекции по двугорбости. При одновременном пролете через измерительный объем двух светорассеивающих

1215042 частиц измерение допплеровской частоты производится с большой погрешностью. Огибающая сигнала на входе устройства при этом имеет двугорбую форму. В этом случае блок 6 селекции по сгйбающей выдает на дополнительный вход частотомера 4 импульс запрета регистрации результата измерения частоты. С выхода усилителя 1 сигнал (Лиг.2а ) поступает на вход фильтра

7 нижних частот, на выходе которого образуется видеоимпульс (фиг.2и), фор ма которого совпадает с формой огибающей входного сигнала (фиг.2а) .

Выходной сигнал фильтра нижних частот 7 подается на вход формирователя строба 8, который представляет собой пороговое устройство. Его порог срабатывания 0 установлен так, что при наличии сигйала на входе устройства формирователь 8 срабатывает раньше всех пороговых устройств 5. На выходе формирователя строба 8 формируется нормированный по амплитуде импульс строба {фиг.2к)

1 который подается на.второй управляющий вход блока 6 селекции по двугорбости огибающей. По заднему фронту строба (фиг.2к } формирователь 9 импульса сброса вырабатывает короткий импульс (фиг.2у), который подается на первый управляющий вход блока селекции по двугорбости огибающей, подготавливая его к следующему циклу измерения.

Управление коэффициентом усиления . осуществляется следующим образом.

Сигналы с выходов И пороговых блоков 5 (фиг.2д,е,ж,з) поступают на синхровходы соответствующих

М триггеров 10. Строб-импульс (фиг.2к) с выхода формирователя строба 8 подается на Э -входы

ND -триггеров 10 и на дополнительный вход дешифратора 11. При наличии на синхровходе K-го ND -триггера

10 пачки импульсов с выхода К-го порогового блока 5 и строба с выхода формирователя 8 на 3 -входе

К-й триггер переключается из нулевого состояния в единичное (фиг.2л, м,н,о) . Таким образом, переключаются Н3 -триггеры 10, соединенные со сработавшими пороговыми устройствами 5, Сигналы с выходов 1 Э -триггеров 10 поступают на соответствующие входы дешифратора 11, на дополнительный вход которого подается сигнал с

55

l5

50 выхода формирователя строба 8 (фиг. 2к) . Этот сигнал, будучи сформированным раньше любого из сигналов на основных H входах дешифратора 11, закрывает его выходные вентили и этим. запрещает прохождение на выходы дешифратора сигналов с выходов ND -триг еров 10.

Один из возможных вариантов построения дешифратора представлен на фиг.3. Дешифратор состоит из М эле- ментов И, Й элементов НЕ. Сигналы с выходов Р -триггеров поступают на входы соответствующих элементов И и через элементы НЕ поступают на входы предыдущих элементов И в качестве запрещающих.

Сигнал с выхода формирователя строба поступает на дополнительный вход дешифратора и, будучи сформированным раньше любого из сигналов на основных 14 входах дешифратора, через элемент HF. запрещает прохождение на выходы элементов И сигналов с выходов Р -триггеров. По мере срабатывания 3 -триггеров сигнал с каждого последующего триггера дает дополнительный запрет через элемент НЕ на прохождение сигнала через элемент И с предыдущего З -триггера. Таким образом к моменту окончания строба (фиг.2к 1 в дешифраторе не будет дополнительного запрета на прохождение сигнала с того 3 --триггера, который соответствует максимальному повышенному порогу (фиг.2п,р,с,т).

В момент окончания строба (фиг.2к) снимается общий запрет с элементов

И и появляется сигнал на выходе того элемента И, который соответствует максимальному превышенному порогу.

Этот сигнал поступает на соответствующий счетчик.

Так продолжается до тех пор, пока после очередного допплеровского импульса в одном из счетчиков

12 не сформируется сигнал переполнения. На фиг.2ф показан сигнал переполнения на выходе счетчика 12, сработавшего в данном цикле работы.

Сигнал переполнения поступает на соответствующий вход устройства

13. Это устройство в зависимости ат номера входа, на который поступил сигнал (фиг.2ф), формирует управляющее напряжение (фиг.2ц), которое поступает на управляющий вход 1 усилителя 1 и регулирует его усиление .

1215042

Один из вариантов блока управле" ния представлен на фиг.4. Управляющее устройство состоит из параллельного регистра элемента И и цифроанаI логового устройства. При поступлении сигнала на любой вход управляющего устройства он подается на соответствующий информационный вход параллельного регистра и через элемент И 10 на управляющий вход регистра, по которому производится запись в соответствующую ячейку регистра поступившего сигнала. Следовательно, после поступления на один из входов регист- 15 ра сигнала переполнения с выхода соответствующего счетчика этот сигнал появляется на одном из выходов регистра и хранится до поступления на вход следующего импульса переполне- 20 ния. Выходы регистра соединены с входами цифроаналогового преобразователя, который формирует на выходе постоянное напряжение, величина которого определяется тем, на ка- 25 кой из его входов поступает сигнал.

Помимо этого импульс переполнения (фиг. 2ф) с выхода переполнившегося счетчика 12 поступает на вход форми- З0 рователя импульсов обнуления 14, который вырабатывает короткий импульс (фиг.2х), обнуляющий счетчики

12, чем устройство подготавливается к следующему циклу работы. 35

Таким образом, при флюктуациях амплитуды сигнала на входе устройства автоматически поддерживается оптимальная величина сигнала на входв формирователя 3, что приводит к существенному повышению средней точности измерений н значительному сокращению затрат времени при аэродинамическом эксперименте °

Ф б р м у л а изобретения

Устройство для измерения допплеровской частоты по авт.св.Ф 949529, отличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса иэмеI рения и повышения точности измерений, в него дополнительно введены

N3 -триггеров, дешифратор, К счетЧиков, управляющее устройство и формирователь импульсов обнуления, причем синхровходы МО -триггеров соединены с выходами И соответствующих пороговых блоков, выходы

Ю-триггеров соединены с N входами дешифратора, соответствующие И выходов дешифратора соединены через

1N счетчиков с И входами управа яющего устройства и с М входами формирователя импульсов обнуления,,выход которого связан с входами ус-. тановки в "0" М счетчиков,при этом выход формирователя строба соединен с 2 -входами М триггеров и с дополнительным. входом дешифратора, выход формирователя импульса сброса соединен с входами установки в "0" ,ИО -триггеров, а выход управляющего устройства подключен к управляющему входу усилителя.

22I5042

y((У л ИЧ) р 0, (Уг

0 Ur

12I 5042

Составитель В.Новоселов

Редактор К.Волощук Техред З.Палий Корректор С.Шекмар

Заказ 903/53 Тираж 730 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