Устройство для измерения допплеровской частоты Советский патент 1982 года по МПК G01R23/00 G01S13/52 

формирователь строба и формировател импульса сброса, последовательно соединенные N-входовый элемент ИЛИ и первый элемент И, N цепей, состоя щих каждая из последовательно соединенных второго дополнительного порогового блока, формирователя, второго элемента И и логического блока, причем выход полосового филь ра соединен с входами дополнительны .пороговых блоков, выход усилителя соединен с входом фильтра низких ча тот, выходы N логических элементов соединены с соответствующими входам N-входового элемента ИЛИ, выход пер вого дополнительного порогового бло соединен с вторыми .jвходами N форми рователей, выход формирователя стро подключен к вторым входам N вторых элементов И, а выход формирователя импульса сброса соединен с входами начальной установки N формирователе и N логических блоков и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с дополнительным входом частотомера. На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные ,диаграммы, иллюстрирую11№1е 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, N пороговых блоков 9, N формирователей 10, N последовательHtJX цепей, состоящих из элементов 11 и логических блоков 12, элемент ИЛИ 13, элемент И 14, пороговый блок 15, фильтр низких частот 16, формирователь 17 строба и формирователь 18 импульса сброса 18, Устройство измерения доплеровско частоты функционирует следующим образом. 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 измеритель ном объеме две частицы, сигналы от которых перекрыты во времени. Порог Up- первого порогового бло ка 3 выше порога Upq второго порогового блока 4 (фиг.26). При превышении сигналом на выходе полосового фильтра 2 (фиг. 26) обоих порогов ир и ир,первый и второй пороговые блоки формируют две пачки импульсов (фиг. 2te,r)/ из которых с помощью элементов И-НЕ 6 и триггеров 5 и 7 формируется пачка из п счетных импульсов ло числу - периодов доплеровс кой частоты, превышающих порог Up,, первого порогового блока 3 (фиг.2д) и измерительный строб (фиг,2е), длительность которого равна , где Тд - период доплеровской 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 (ПЧМ). 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 Цр и Op,j, (фиг.26) . Это приводит к потере одного 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 Ор и Up (фиг.26), то известное устройство формирует один измерительный строб (фиг.2е) и одну пачку счетных импульсов, в которой потерян один 1импульс: .за счет ПЧМ (фиг.2д), что и приводит 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 (фиг. 2к,л). При поступлении строба с формирователя 17 (фиг. 2н) эта пара импульсов через элемент 11 проходит на логический блок 12, который в этом случае выдает разрешающий потенциал (фиг. 2п) , {соторый 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 частотс ера 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 ир и ир„ (фиг. 26), то устройство формирует два разнесенных во времени измерительных строба (фиг. 2е) и две.пачки импульсов (фиг. 2д) , по каждой из которых в частотомере 8 может быть произведе о раздельное измерение частоты. Ошибка за счет ПЧМ максимальна в точ ке пересечения огибающих и спадает практически до нуля на интервале +ТА ОТ этой точки. На формирователь 17 поступает выделенная фильтром низких частот 16 низкочастотная составляющая входного сигнала (фиг. 2м). Если в измерительном объеме находится, одна частица (фиг. 2а), то низкочастотная составляющая имеет одногОрбую 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 раз несены сигналы, тем ниже уровень провала между горбами. Порог Оф (фиг. 2м) формирователя 17 выбираетс из условия, что провал между горбами опускается ниже уровня Оф., если интервал между измерительными стробами (фиг. 2е) преёьвиает 2Тд. При провале между горбами низкочастотной составляющей ниже порога U0 (фиг.2м строб на выходе формирователя 17 разделяется на две чаЬти (фиг. 2н), формирователь 18 при этом формирует по каждой части импульс сброса (фиг. 2о), который обнуляет логичес кие блоки после каждого из импульсов (фиг. 2к,л). Поэтому на входе элеме та 14 не будет разрешающего потенциала, и импульс запрета (фиг.2р) в этом случае не пройдет на дополнительный вход частотомера 8. Таким образом, при интервале между измери тельными стробами (фиг. 2е) более 2Тд производится регистрация резуль татов измерения, в противном случае 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 соединенс вторым входом первого основного триггера, а выход полосового фильтра соединен с входом второго основного порогового блока, отличающееся 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 соответствующими ВХОДс1МИ N-ВХОДОВОГО элемента ИЛИ, выход первого дополнительного порогового блсжа 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 N 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 I. Василенко Ю.Г. и др. Лазерные догшеровские измерители скорости. Новосибирск, Наука, 1975, с. 131141.

гЕ

8

i

f7

/

hsN

LJ

фуе. f

а К ПППППП плпп ппппп

. ппппп

пппп пппп

им 1111

Mill

у ими

I М I и I I I I 1

п п

пппп

пп

мм 11 и

и и I I I 11 11

п -t/x -UPi ilL . . -t/Pr / ПППППП ппппп