Способ определения параметров фигуры Лиссажу и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01R25/00 

СП

00

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопеленгации для автоматического съема данньпс с экрана индикатора, в фазометрических устройствах с элек- тронно-л5 1евой индикацией для автоматизации процесса измерения, в частности для регистрации .информации о векторных характеристиках электромаг нитного поля (поляризационная, уг- лорая) в виде параметров .Стокса.

Цепь изобретения - расширение. функциональных возможностей путем определения через параметры Стокса всей совокупности параметров, описывающих фигуру Лиссажу при автоматиза процесса регистрации.

Для этого осуществляется преобразование двух гармон-нческих напряже- НИИ в минимальное количество постоянных напряжений, которые обеспечивают возможность вычисления любого

параметра фигуры Лиссажу, Постоянст- во напряжения обеспечивает возмож- ность их автоматической регистрации, например, на ленте самописца, а также позволяет осуществить автоматизацию расчетов параметров фигуры Лисса жу по формулам при использовании ЭВМ

Параметры Стокса определяются с помощью постоянных напряжений, причем любой параметр фигуры Лиссажу является комбинацией четырех параметров Стокса,

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего способ определения параметров фигуры Лиссажу.

Последовательность операций способа следующая.

Два входных гармонических напряжения детектируют квадратичными детекторами. Полученные постоянные напряжения cyiMMHpyioT, определяя первый параметр Стокса, и вычитают, определяя второй параметр Стокса. Входные гармонические напряжения U и торно суммируют и векторно вычитают, затем полученные два переменных на- пряжения детектируют квадратичными детекторами, а полученные достоянные напряжения вычитают, определяя трети параметр Стокса. ..

Кроме того, второе гармоническое

напряжение U сдвигают по фазе на

f/Z, а затем суммируют его векторно

с первым гармоническим напряжением

и, и векторно вычитают из первого.

Полученные переменные напряжения детектируют квадратичными детекторами, а полученные постоянные напряжения вычитают, определяя четвертый параметр Стокса. Полученные параметры Стокса регистрируют на ленте самописца. По указанным ниже формулам определяют параметры фигуры Лиссажу.

Пусть фигуру Лиссажу создают два гармонических напряжения

и, V, coswt.

V V,.,cos(cot+Cf)

(J)

где V , V - амплитуды;

Cf - разность фаз напряжений Квадратичное детектирование, а затем суммирование и вычитание проде- тектированных напряжений дают первый

и второй параметры Стокса I, Vf+v|;

I2 Vf-V

(2)

Если предварительно гармонические напряжения векторно сложить и вы- .честь, то получают н aпpяжeния:

„ 1 р

t-.

2

-f-Vj+2V, V,,,.coscj.cos(a)t+cp);

Ил

5 IT

+V,-2V,V2Cos (f. cos (G)t+(2);

f.(. -ViSinq . BV, ,cosCf

(3)

VisinQ

V, -V,jcostf

;

После квадратичного детектирования и последующего вычитания результатов детектиройания получают третий параметр Стокса

I, 2V,V cosif, (4)

Если второе напряжение U, вначале сдвинуть по фазе на /2 а затем сложить и вычесть из первого U , то получают

ui - -Jvf-fVi+2V,V,6inq .cos ((Ot+ф,);.

ид -Jv -t-vf-2V,V,,slnq.cos (Qt+ffzi;

f-«n - -Vt-cos-tp . V coftf tgV, - ,-, t8V2-v,-v,sin(f

После квадратичного детектирования и последующего вычитания результатов детектирования получают четвертый параметр Стокса

14 2V,V2sintf, (6)

Таким образом, четыре параметра Стокса могут быть представлены постоянными (выпрямленными) напряжениями, Они легко могут быть зарегистрированы, например, с помощью самописца.

31А65811

ольтметров постоянного тока или ана- 15,

ОЛЬТМе 1 IJIJO .JV,.-- ого-цифровых преобразователей ЭВМ. араметры фигуры Лиссажу, изображаеой на экране осциллографа, выражатся через параметры Стокса.

Интенсивность сигнала определяетя первым параметром Стокса.

I, Vf + (7)

Угол поворота эллипса на экране

10

J j у . -

сциллографа определяется выражением , .Larctg ф. С8)

Коэффициент эллиптичности I 2 ,г ((а

) VI . „г

К (

Т .

(9)

Большая (а) и малая (Ь) оси эллипса на экране осциллографа

2 li.-LlilLl Ii-. (JO)

Ягу

,, сум сое ход нен И п

ра

же ти ют вы 15 По ни ра са га 20 то то чи пр де 25 вт па . ет

Ь

.1.-Й

il

Разность фаз между двумя гармони- ескими сигналами определяется выраением

Oi)

Устройство для определения параметров фигуры Лиссажу содержит фазовращатель , векторные сумматоры 2 и 3, векторные вычитатели 4 и 5, шесть . квадратичных детекторов 6-П, сумматор 12, три вычитателя 13-J5 постоянных напряжений и самописец ЛЬ, причем вход для подачи первого гармонического напряжения и, соединен с первыми входами векторных сумматоров 2 и 3 и векторных вычитатепей 4 и 5, а также с входом квадратичного детектора 7, выход которого соединен с первыми входами сумматора 12 и первого вычитателя 13, вход для подачи второго гармонического напряжения Uj соединен с входом квадратичного детектора 6, вторыми входами векторного сумматора 2 и векторного вычитателя А, выходы которых соответственно через квадратичные детекторы 8 и 9 соединены с входами второго вычитателя 14, второй вход векторного сум- матора 2 соединен с входом фазовращателя 1, выход которого соединен с вторыми входами векторного сумматора 3 и векторного вычитателя 5, выходы которых соответственно через квадратичные детекторы JO и 11 соединены с входами третьего вычитателя

15 20

5811

15,

10

,, выход которого, а также выходы сумматора 12 и вычитателей 13 и 14 соединены с входами самописца 16, выход квадратичного детектора 6 соединен с вторыми входами сумматора 12 И первого вычитателя 13.

Устройство работает следующим образом.

Два входных гармонических напряжения и, и Uj, детектируются квадратичными детекторами 6 и 7, суммируются в сумматоре 12 и параллельно вычитаются в первом вычитателе 13. 15 Полученные два постоянных напряжения представляют первый и второй параметры Стокса и регистрируются на самописце. Одновремянно два входных гармо шческих напряжения U, и U век- 20 торно сум ируются в векторном сумматоре 2 и вычитаются в векторном вычитателе 4. Полученные переменные напряжения детектируются квадратичными детекторами 8 и 9 и вычитаются во 25 втором вычитателе 14, образуя третий параметр Стокса, который регистриру- . ется на самописце 16.

Одновременно одно из входных наряжений 11 сдвигается по фазе на J-/2 суммируется с и вычитается из входного напряжения U с помощью векторного сумматора 3 и векторного вычитателя 5.

Полученные переменные напряжения детектируются квадратичными детекто- рами 10 и П и вычитаются в третьем вычитателе 15, образуя четвертый параметр Стокса, который регистрируется на самописце 16.

Использование изобретения позоляет определить любой параметр игуры Лиссажу по формулам (7)-(11) по значениям I,, 1, I,, т парамет- ров Стокса, зарегистрированных на ленте самописца. Кроме того, изобретение позволяет регистрировать изменения параметров фигуры Лиссажу во времени. Такая задача возникает, на-. пример, при измерении и слежении угловых характеристик сигнала, поляризационных характеристик сигнала. При условии использования аналого-цифро- вых преобразователей и ЭВМ возможна полная автоматизация определения параметров фигуры Лиссажу, включая расчеты по формулам любых необходимых характеристик.

Формула изобретения

. Способ определения параметров фигуры Диссажу, основанный .на том, что из входных гармонических напряжений, образующих на экране фигуру Лиссажу, формируют первое напряжение векторным суммированием входных гармонических напряжений, второе напряжение взятием векторной разности входных га.рмоничесКих напряжений и третье напряжение взятием векторной разности между первым входным гармоническим напряжением и сдвинутым по фазе на и вторым входным гармоническим напряжением, о т л и ч а rant и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения всей совокупности параметров фигуры Лиссажу при автоматизации процесса регистрации, форми- ;руют четвертое напряжение векторным суммированием первого входного гармонического напряжения со сдвинутым по фазе на if/2 вторым входным гармоническим напряжением, квадратично детектируют входные гармонические напряжения, а затем результаты детектирования суммируют и вычитают из первого второе и регистрируют как соответственно первый 1| и второй 1 параметры Стокса, квадратично детектируют первое и второе полученные напряжения и из первого результата детектирования вычисляют второй и регистрируют как третий 1 параметр Стокса, квадратично детектируют чет- fBepToe и третье напряжения и из первого результата детектирования вычитают второй и регистрируют как четвертый 1 параметр Стокса, в,заключение определяют шесть параметров фигуры Лиссажу по формулам:

интенсивность А 1 ;

угол поворота эллипсй

ot - arctg |- j

коэффициент эллиптичности К

1 гиДЕЖ.. 1,ч-лГ1ГГп

большая и малая оси эллипса

5

0

5

0

5

0

5

0

Cf- arcsin -Г-Г--7

разность фаз между входными гармоническими напряжениями

,I4 -2.

2, Устройство для определения параметров фигуры Лиссажу, содержащее фазовращатель на и векторный сумматор, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения всей совокупности параметров фигуры Лиссажу при автоматизации процесса регистрации, в него введены второй векторный сумматор, два векторных зы- читателя, шесть квадратичных детек- ,торов, сумматор, три вычитателя и самописец, причем вход первого входного гармонического напряжения соединен с первыми входами первого и второго векторных сумматоров, с первыми входами первого и второго векторных вычитателей и входом первого квадратичного детектора, выход которого соединен с первыми входами сумматора и первого вычитателя, вход второго входного гармонического напряжения соединен с входом второго квадратичного детектора, а также с вторыми входами первого векторного сумматора и первого векторного вычитателя, выходы двух последних соответственно соединены через третий и четвертый квадратичные детекторы с входами второго вычитателя, второй вход первого векторного сумматора соединен с входом фазовращателя на , выход которого соединен с вторыми входами второго векторного сумматора и второго векторного вычитателя, выходы которых соответственно через пятый и шестой квадратичные детекторы соединены с входами третьего вычитателя, выход которого, а также выходы сумматора и первого и второго вычитателей соединены с соответствующими входами самописца, выход первого квадратичного детектора соединен с вторыми входами сумматора и первого вычитателя.

Изобретение относится к области измерительной радиотехники и может быть использовано в радиопеленгации, фазометрии и при измерении характеристик электромагнитного поля с применением параметров Стокса. Два гармонических напряжения, используемых для создания фигуры Лиссажу, векторно суммируют (в сумматоре 2) и вычитают (в вычитателе 4), а также суммируют (в сумматоре 3) и вычитают (в вычитателе 5) первое входное гармоническое напряжение, сдвинутое фазо-. вращателем 1 на 1Г/2, и второе входное гармоническое напряжение. Два входных и четыре полученных (в сумматорах 2, 3 и вычитателях 4, 5) гармонических напряжения подаются на соответствующие квадратичные детекторы 6-11. Полученные шесть постоянных напряжения суммируют (в сумматоре 12) и вычитают (в вычитателях i 3, 14, 15) в соответствии с формулами для расчета параметров Стокса. Четыре сформированных таким образом напряжения, пропорциональных параметрам Стокса, регистрируются самописцем 16. Такой способ записи параметров Стокса позволяет расширить сведения о параметрах фигуры Лиссажу 2 с,п. ф-лы, 1 ил. (Л С