Устройство для дискретного измерения частоты сигнала лазерного доплеровского измерителя скорости Советский патент 1986 года по МПК G01R23/02 

10

15

20

25

1233058

Изобретение отно.сится к радиотехике и предназначено для использоваия в лазерных доплеровских измериелях -скорости,

Цель изобретения - повьшение точости измерения частоты сигнала пуем исключения влияния схемы коммуации на работу фильтров,

На фиг , 1 приведена блок-схема стройства; на фиг.2 - временные диагаммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для дискретного измереия частоты сигнала лазерного допле- овского измерителя скорости содерит N параллельных цепей, каждая из оторых состоит из фильтра 1, формиователя 2 пачки импульсов, формироателя 3 стоп-импульсов, формироваеля 4 старт-импульсов, коммутатора 5 старт-импульсов, блока 6 управлеия коммутацией, коммутатора 7 стоп- импульсов и коммутатора 8 пачки импульсов , Устройство также содержит сумматор 9 старт-импульсов, сумматор 10 стоп-импульсов J сумматор 11 пачек импульсов, блок 12 управления коммутацией старт-импульсов, измеритель 3 временных интервалов и счетчик 14 мпульсов.

Вход устройства подключен к. входам N фильтров 15 а к выходу каждого из N фильтров подлючен формирователь 2 пачки импульсов, к выходу каждого из N формирователей 2 пачкн импульсов подключен коммутатор 8 пачки импуйьсов, последовательно соединенные формирователь 4 старт-импульсов и коммутатор 5 старт-импульсов и последовательно соединенные формирователь 3 стоп-импульсов и коммутатор 7 стоп-импульсов, вькод казкдого из К. коммутаторОЕ старт-импульсов подключен к входу соответствующего блока 6 управления коммутацией, а выход каждого из М блоков 6 управления коммутацией подключен к другому входу каждого из Я коммутаторов 8 пачки импульсов и к другому входу каждого из N коммутаторов 7 стоп-импульсов, выход каждого из N коммутаторов 7 стоп-импульсов подключен к другому входу каждого из N блоков 6 управления коммутацией, вькод каждого из N коммутаторов 5 старт-импульсов подключен к соответствующему входу сумматора 9 старт-импульсов, выход которого подключен к входу блока 12 управления коммутацией старт-импульсов

и пу 5 ка им та со ст кл те го му до пу вх вы сч

пр ве л ск з зу и ет си р т

30

35

50

45 б

55

5

0

5

и к входу старт-импульсов измерителя 13 временных интервалов, выход блоков 12 управления коммутацией старт-импульсов подключен к другому входу каждого из N коммутаторов 5 старт- импульсов , вькод каждого из коммутаторов 7 стоп-импульса i подключен к соответствующему входу сумматора 10 стоп-импульсов, выход которого подключен к входу стоп-импульсов измерителя 13 временных интервалов и к другому блока 12 управления коммутацией старт-импульсов, выход каждого из N коммутаторов 8 пачки импульсов подключен к соответствующему входу сумматора 11 пачки импульсов, выход которого подключен к входу f счетчика Г4 импульсов.

Входной сигнал формируется при пролете частиц аэрозоля или естественной пьти через измерйтельньй объем лазерного доплеровского измерителя скорости, который является зоной пересечения двух когерентных лучей лазера, В зоне пересечения лучей образуется интерференционная картина. Свет, рассеянный пролетающей через измерительный объем частицей, попадает на вход фотоприемного устройства, сигнал на выходе которого повторяет распределение освещенности в измерительном объеме

,,„(-Й111 со521г1 t,

0

20Г

где tfl - доплеровская частота;

2а - длительность импульса;

И - выходной сигнал в максимуме. Низкочастотная составляющая сиг/4-2нала 1 L....

ei PV 2а Высокочастотная составляющая

i

5

имеет гауссову форму.

и

екр

(- ycoe2.

с гауссовой оги

бающей несет информацию о доплеровс- кой частоте in , которая зависит от

скорости частицы и шага полос ннI V терференционной картины и ilq -

Устройство работает следующим образом,

Сигнал с фотоприемника лазерного доплеровского измерителя скорости фиг,2а в случайный момент времени поступает одновременно на входы всех N фильтров 1, перекрьюающих необходимый диапазон частот, и вызьшает отклик в фильтре 1, полосе пропускания которого соответствует частота

10

заполнения пришедшего сигнального им- пульса (фиг.28. Таким образом осу- ществляется очищение сигнала от шума, т.е. фильтрация полезного сигнала, что позволяет повысить точность измерения частоты.сигнала, В фильтрах 1, пропускающих полезный сигнал, могут появиться отклики, обусловленные низкочастотной составляющей сигнала ла- зерног.о доплеровского измерителя скорости (фиг.2Ь), Эти отклики также являются ложными сигналами, но на выходах соответствующих фильтров 1 эти отклики появляются .позже, .чем полезный сигнал, поскольку фильтры 1 имеют 15 большую постоянную времени и сигнал в них нарастает медленнее, Полезный и ложные сигналы .с выходов фильтров 1 поступают на входы соответствующих формирователей 2 пачек импульсов, на 20 выходах которых формируются пачки импульсов, соответствующие полезному (фиг. 2 г. и ложным (фиг. 2 о сигналам.. Пачки импульсов с выходов формирователей 2 пачек импульсов поступают на 25 входы формирователей 4 старт-импуль - сов и формирователей 3 стоп-импульсов. Примером практической реализации формирователя 2 пачки импульсов, формирователя 4 старт-импульсов и ЗО формирователя 3 стоп-импульсов могут служить примененные в известном устройстве двухканальный амплитудный анализатор и формирования мерного интервала. Первым на выходе со- 35 ответствующего формирователя 4 старт- импульсов появо шется старт-импульс полезного сигнала (фиг,2е), проходящий через открытый коммутатор 5 старт-импульсов, в качестве которого 40 может быть использован, например, ключ, и вызывающий срабатьшание бло

ка 6 управления коммутацией. В качестве блока 6 управления коммутацией может быть использован, например, триггер. Блок 6 управления коммутацией вырабатьшает управляющий сигнал (фиг,2к), которьй поступает на коммутатор 7 стоп-импульсов и на коммута- тор 8 пачки импульсов и открывает эти коммутаторы. В качестве коммутаторов и 8- могут быть использованы, например, ключи, На открытый коммутатор 7 стоп-импульсов в конце пачки импульсов поступает стоп-импульс {фиг,2 у). Старт-импульсы, сформированные в каналах полезного и ложных сигналов, с вьтходов соответствующих

10

- , т 15 1 20 . 25 , ЗО 35- 40

50

45 233058.4

коммутаторов 5 старт-импульсов посту пают на сумматор 9 старт-импульсов. Первым через сумматор 9 старт-импульсов проходит старт-импульс полезного сигнала (фиг.2с) и вызьгоает срабаты- . вание блока 12 управления коммутацией, в качестве которого может быть использован, например, триггер, Блок 12 управления коммутацр1ей вырабатывает управляющий сигнал (фиг,2л), которьш поступает на все N блоков 5 коммутацией старт-импульсов и запирает их. Таким образом, через коммутатор 5 старт-импульсов проходит только первый старт-импульс, т,е. старт-импульс полезного сигнала, а старт-импульсы ложных сигналов через запертые коммутаторы 5 старт-нмпуль- сов не проходят па соответствующие блоки б управления коммутацией и не вызывают их срабатьшания. Соответствующие ложным сигналам коммутаторы 7 стоп-импульсов и коммутаторы 8. пачек импульсов.остаются запертыми и не .пропускают стоп-импульсы (фиг,2k) и пачки импульсов (фиг.2а) ложных, сигналов . Старт-импульс полезного сигнала с выхода сумматора 9 старт-импульсов поступает на измеритель временного интервала 13 п запускает его. .-Одновременно с выхода соответствующего коммутатора 9 пачки импульсов на сум- . матор 1 пачек импульсов .поступает пачка импульсов, соответствующая по- . лезному сигналу, С выхода сумматора I Г пачек импульсов пачка импульсов поступает на счетчик 14 импульсов, который осуществляет счет числа импульсов в пачке liMnyjibcoB . В конце пачки импульсов коммутатора 7 стоп-импульсов, соответствующего полезно гу сигналу, па сумматор 10 стоп-импульсов поступает стоп-импульс (фиг,2 , который проходит сумматор 10 стоп-импульсов и поступает затем на вход стоп-импульса измерителя 13 временного интервала, ос- танавл1шая измерение временного интервала Таким образом, на выходе .измерителя 13 временного интервала появляется информация о величине временного и 1тервала между старт-импульсом и стоп-импульсом, а на выхо де счетчика импульсов - информация о числе импульсов в пачке. Обе информации поступают на внешние устройства , например, электронно-вычисли- тельную машину, где происходит вы т -, . ,

числение частоты измеряемого сигна55

а. Стоп-импульс с выхода коммутатоа 7 с топ- импульса f поступает на блок 6 управления коммутацией, которая возвращается в исходное состояние и 5 запирает коммутаторы 7 и 8, Стоп-имульс с выхода сумматора 10 стоп-имульсов поступает на блок 12 управления коммутацией старт-импульсов, который отпирает все К коммутаторов 10 старт-импульсов. После этого устрой- ство готово к приему и обработке очередного сигнального импульса, пришедшего на любой частоте в пределах перекрываемого устройств частотного 15 диапазона.

Ф о р м у л а изобретения

Устройство для дискретного измере.-.20 ния частоты сигнала лазерного допле- ровского измерителя скорости, содержащее фильтров, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности измерений, в него введены N 25 формирователей пачки импульсов, N .формирователей стоп-импульсов, N формирователей старт-импульсов, К коммутаторов старт-импульсов,N коммутаторов пачки импульсов, N блоков управ- 30 ления коммутацией, сумматор старт-, импульсов, сумматор стоп-импульсов, сумматор пачки импульсов, блок управления коммутацией старт-импульсов, измеритель временных интервалов и 35 счетчИк импульсов, причем вход устройства соединен с входами М фильтров , а к выходу каждого из hf фильтров подключен формирователь пачки импульсов, .выход каждого из .N форми 40 рователей пачки импульсов соединен ,

с входом коммутатора пачки импульсов с последовательно соединенными формирователем старт-импульсов и коммутатором старт-импульсов и с последовательно соединенньми формирователем стоп-импульсов и коммутатором стоп- импульсов , выход каждого из N коммутаторов старт-импульсов подключен к входу соответствующего блока управления коммутацией, а выход каждого из N блоков управления коммутацией , подключен к второму входу каждого из N блоков коммутации пачки импульсов и к jBTOpOMy входу каждого из N коммутаторов стоп-импульсов, выход каждого из N коммутаторов стоп-импульсов Подключен к второму входу каждого из N блоков управления коммутацией, выход каждого из N ког утато- ров старт-импульсов подключен к соответствующему входу сумматора старт импульсов , выход которого подключен к входу блока управления коммутацией старт-импульсов и к входу старт-импульсов измерителя временных интервалов ,выход блока управления коммутацией старт-импульсов подключен к второму входу каждого из .Н блоков коммутации, выход каждого из N коммутаторов стоп-импульса подключен к соответствующему входу сумматора стоп- импульсов, выход которого подключен к входу стоп-импульсов измерителя временных интервалов и к второму входу блока управления коммутацией, выход каждого из коммутаторов пачки импульсов подключен к соответствующему входу сзшматора пачек импульсов выход которого подключен к входу сче гчика импульсов.

а-ИР

шпппппппп

пп

3Uк-.2

Изобретение относится к области радиотехники. Цель изобретения - повышение точности измерения частоты сигнала. Устройство содержит цепей, I каждая из которых состоит из фильт-- ра 1 . Введение в устройство формирователя 2 пачки импулйсов, формирователя 3 стоп-импульсов, формирователя 4 старт-импульсов, коммутатора 5 - старт-импульсов, блока 6 управления коммутацией, коммутатора 7 стоп-импульсов и коммутатора 8 пачки импульсов в каждую цепь, а также сумматора 9 старт-импульсов, сумматора 10 стоп-импульсов, сумматора 11 пачек импульсов, блока 12 управления коммутацией старт-импульсов, измерител.я 13временных интервалов и счетчика 14импульсов с образованием новых связей между элементами устройства позволяет исключить влияние схемы коммутации на работу фильтров, 2 ил i (Л ю со Од о ел 00