(54) СЛЕДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОППЛЕРОВГКИХ СИГНАЛОВ
I
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для работы в лазерных црпплеровских изК ерителях скорости турбулентных знакопеременных потоков.
Известен ряд следящих систем, предназначенных для работы в лазерных измерителях скорости потоков, среди которых особый интерес представляют чувствительные к направлению потока схемы D- .
Наиболее близким к предлагаемому является следящее устройство, содержащее последовательно соединенные квадратурные смесители, фильтры нижних частот, выходы которых подключены к формирователю ошибки рассогласования, ключ, интегратор и управляемый генератор, выходы фильтров нинших частот подключены также к входам формирователя суммы квадратов сигналов, выход которого подключен к входу порогового каскада, управляющего ключом, а вторые входы квадратурных смесителей подключены к выходу опорного генератора 2.
Точность измерений знакопеременных допплеровских сдвигов частоты в такой схеме резко падает из-за переналожения спектров допплеровского сигнала, гетеродина и их комбинационных составляющих.
Цель изобретения - повышение точ . ности измерения знакопеременных доппле- ровских сдвигов частоты.
Это достигается тем, что в устройство введены входной однополосный модулятор, высокочастотный однополосный модулятор и полосовый фильтр, выход которого соединен с входами квадратурных смесителей, а ВХОДЕ 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 опти692379ческих линиях связи; на фиг. 2 - диаграм ма сигналов. Следящее устройство (фиг. 1) содержит входной однйполосный модулятор 1 с полосовым фильтром 2 на выходе, к . х которому подключены квадратурные смесители 3 и 4 с фильтрами 5 и 6 нижних частот на выходе, формирователь 7 ошиб р:и рассогласования, ключ 8, интегратор 9 и управляемый генератор 10, соединенные последовательно, опорный высокочастотный генератор 11, подключенный к опорным входам квадратурных смесителей 3 и 4, высокочастотный однЬполосный модулятор 12, подключенный к выходам генераторов 1О и 11 и соединенный с квадратурными входами входного модулятора 1, формирователь 13 суммы квадратов сигналов, подключенный к выходам фильтров 5 и 6 низкой частоты и пороговый элемент 14, управляющий ключом 8. Устройство работает следующим образом. В оптических линиях формируются квадратурные допплеровские сигналы (аддитивная составляющая сигна лов устраняется использованием балансных схем фотоприемников). А (i)co8 ( ) и А (t)o6e ( частота которых определяется соотношением - . (де К - волново вектор оптической схемы, а V, - вектор скорости исследуемого потока. В мо дуляторе- 1 допплеровские сигналы трансформируются в область высоких частот, что достигается, например, путем перемн жения входных допплеровских сигналов и выходных сигналов высокочастотного модулятора 12 с последующим суммированием произведений , ()f(.)((, + ACt)cOS((дJ t JГ/{2)x %c-os()), где COS ilUQ t O)) t VI tbr) выходные сигналы высокочастотного мод лятора 12, . - частота управляемого генератора 10, Сл - частота опорного высокочастотного генераторе 11. Из поиведенного выражения следует, что при/ )A(t)cOSCoUg±«) а при Q ПфЫ ACt)xCOS(.CA)Q± ))t. Таким образом, цопплеровская частота меняет знак при изменений направления потока,- а низкочастотный спектр допплеровского сигнала ф (А) меняя своей формы, переносится в область высоких частот (см. фиг. 2). Полученный сигнал фильтруется полосовым фильтром 2, а затем преобразуется в низкочастотный сигнал частоты (1СЮр±Шд ) в квадратурных 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 выходе модулятора 1 стало равно частоте высокочастотного генератора 11. В такой схеме, благодаря переносу спектра входного сигнала в область высоких частот, на которых осуществляется слежение за частотой входного сигнала, легко удовлетворяются, требования высокой избирательности системы и не- искажающей передачи сигнала, при одновременном сохранении широкого диапазона 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 её в квадратурных смесителях. Поэтому данное следящее устройство может эффективно работать как при знакопеременных потоках, так и в однонаправленных потоках, допплеровские сдвиги частоты в которых могут меняться в широких пределах (например, от инфранизких частот до единиц мегагерц и выше). Формула изобретения Следящее устройство для измерения допплеровских сигналов, содержащее последьвательне соединенные квадратурные смесители, фильтры нижних частот, выходы которых подключены к формирова- телю ошибки рассогласования, ключ, интегратор и управляемый генератор, выходы фильтров нижних частот подключены также к входам формирователя суммы квадратов сигналов, выход которого подключен к входу порогового элемента, управляющего ключом, а вторые входы квадратурнь1х смесителей подключены к выходу опорного генератора, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения знакопеременных допплеровскик сдвигов частоты, в него введены входной однополосный модулятор, высокочастотный однополосный модулятор и полосовой фильтр, выход которого соединен с входами квадратурных смесителей, а входы однопопосногр модулятора подключены к выходам однополое- ного высокочастотного модулятора, уп Il- z равляющий вход которого соединен с выходом опорного генератора, а другие входы с выходами управляемого гёйерагора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Фиг.1
