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

говых блоков, последовательно соединенные фильтр низких частот, формирователь строба, формирователь импульса сброса я первый элемент И, выход которого подключен к третьему входу частотомера, N цепей, содержацих последовательно соединенные второй элемент И и логический блок, выходы которых соединены с соответствующими N-входового элемента ИЛИ, к выходу которого подключей второй вход первого элемента И, выход предварительного усилите ля соединен с входом фильтра низких частот, выход полосового.фильтра под ключен к входу второго порогового блока, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, а вы ход первого триггера подключен к вторым входам элемента И-НЕ и второго триггера, выход формирователя стро- ба соединен с N входами вторых элементов выход формирователя импульса сброса подключен к вторьм вхо дам N логических блоков, входы N пороговых блоков соединены с выходом фильтра низких частот, а их выходы подключены к вторым входам соответствующих вторых N элементов И. На фиг. 1 представлена структурна схема устройства; на Фиг. 2 - времен ные диаграммы, поясняющие работу уст ройства, Устройство для измерения доппелеров ской частоты содержит предварительный усилитель 1, фильтр 2 полосовой, пороговые блоки 3 и 4, триггер 5, эле мент 6 И-НЕ, триггер 7, частотомер 8 фильтр 9 низких частот, пороговые блоки 10, элементы 11 И, логические блоки 12, элемент 13 ИЛИ, элемент 14 И, формирователи стробаи импульса сброса 15 и 16. На фиг.2 а показан входной сигнал ЛДИС в случ&е когда в измерительном объеме ЛДИС находится одна частица (фиг.2а1) или две (фиг.2а2 и 2аЗ) На фиг.2б изоб ражен сигнал на входах первого 3 и второго 4 пороговых блоков Ир и И в - пороги первого 3 и второго 4 пороговых блоков соответствейно. При пролете через измерител ный объем одной частицы на входах частотомера 8 с псжощью первого 3 и второго 4 пороговых блоков, первого и второго 7 триггеров и элемента И-НЕ 6 формируются, пачка из п счетных импульсов (фиг,2в) по числу периодов допплеровской частоты, превыcWeamx порог. ЛPJ первого порогового блока 3, а строб (фиг.2г) длительвоетью Tg п Тд гйе Тд - период доппл1вр0вск йГ частоты. -Частотомер О1трва Ивля«ет допялерювскуто частоту как Тс . 1|я(| (|6-появ ии сигналов от двух 4a4:rMrpf b3r.2iiif2H 2а31 в зоне их перекрытия (вблизи точки пересечения огибающих) вследствие паразитной частотной модуляции (ПЧМ) один из периодов допплеровской частоты оказывается ниже порогов И и Ир, (фиг.2б2 и 2бЗ), поэтому в пачке счетных импульсов один импульс потерян (фиг.2в2) и возникает ошибка измерения. Результаты таких измерений селектируются следукадим образом. С выхода предварительного усилителя 1 сигнал (фиг.2а) подается на вход фильтра низких частот 9, который выделяет низкочастотную (НЧ) компоненту сигнала (фиг.2д) НЧ компонента поступает на входы пороговых блоков 10 и на вход формирователя сброса 15. Пороги .N пороговых блоков 10 перекрывают весь динг1мический диапазон входного сигнала. Порог Иф формирователя строба 15 установлен ниже всех N порогов. Если НЧ компонента имебт провал (двугорбую форму), то одно или несколько из N пороговых блоков 10 сформируют по два импульса (фиг.2е,ж), которые при наличии строба (фиг.2э) с выхода формирователя строба 15 проходят через, соответствующий элемент И 11 на вход логического блока 12. Логический блок 12, в случае прихода на его вход двух и более импульсов формирует разрешающий потенциал (фиг.2к). Выходные сигналы всех .N логических блоков 12 через N -входовой элемент ИЛИ 13 подаются на вход элемента И 14. По окончании строба (фиг.2э) формирователь импульса строба 16 выра.батывает короткий импульс (фиг.2и), который при наличии разрешающего потенциала на выходе N-входового элемента ИЛИ 13 (т.е. при фиксации одним или несколькими логическими устройствами двух или более максимумов НЧ компоненты сигнала ЛДИС) пройдет через элемент. И 14 и на вход частотомера 8 (фиг. 2л) в качестве сигнала запрета регистрации. Этот же импульс приводит логические блоки 12 в исходное состояние. Если НЧ компонента имеет один максимум (в измерительном объеме находится одна частица) / ни один логический блок 12 не выдаст разрешающего потенциала, и сигнал запрета не пройдет на частотомер 8, Если сигналы двух частиц перекрываются слабо (фиг.2аЗ), то блоки 1-7 сформируют на входах частотомера 8 две пачки счетных импульсов и два строба (фиг.2вЗ и 2гЗ). В этом случае по каждой пачке производится измерение при условии, если интервал между измерительными стробами (фиг.2гЗ) не менее 2Тд. Выполнение этого условия постигается регулировкой пооога И «

формирователя строба .15 (фиг.2я). Необходимо выставить порог И( таким образом, чтобы провал НЧ компоненты достигал уровня Иф тогда, когда интервгш между измерительными стробами, /фиг. 2гЗ) уже достиг величины 2Т. В этсял случае формирователь строба 15 сформирует не один, а два строба, т.е. каждый из наложивишХся сигналов будет вослринят отдельно, и по обоим сигналам будет произведено измерение допплеровской частоты.

Точность селекции по критерию двугорбости в данном динамическом диапазонеамплитуд допплеровских импульсов определяется числе кангшов N, с увеличением которого точность повышается.

Ожидаемый от использования предлагаемого объекта технико-экономический эффект состоит и повышении реализуемой ЛДИС относительной точности измерения локальной скорости потока.

Формула изобретения

Устройство для измерения допплеровской частоты, содержащее последовательно соединенные предварительный усилитель, ПОЛОСОВОЙ фильтр, первый пороговый блок, первый триггер и частотомер, последовательно соединенные второй пороговый блок, элемент И-НЕ и второй триггер, выход которогх) подключен к второму входу

частотомера N пороговых блоков, последовательно соединенные фильтр низких частот, формирователь строба, формирователь импульса сброса и первый элемент И, выход которого подключен к третьему входу частотомера N цепей, содержащих последовательно соединенные второй элемент И и логический блок,выходы которых соединены с соответствующими входами N-BXOдового элемента ИЛИ, к выходу кото- . рого подключен второй вход первого элемента И, выход предварительного усилителя соединен с входом фильтра низких частот,выход полосового фильтра подключен к входу второго порогового блока, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, а выход первого триггера подключен к вторым входам элемента И-НЕ и второго триггера, выход формирователя строба соединен с N входами вторых элементов И, а выход формирователя импульса сброса подключен к вторым входам N логических блоков, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения допплеровской частоты, входы N пороговых блоков соединены с выходом фильтра низких частот, а их выходы подключены к вторым входам соответствующих , вторых N элементов И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Василенко Ю.Г. Лазерные доппле розскяе измеретели скорости. Новосибирск, Наука, 1975, с. 131-141.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке И 2909422, 15.09.80.

0-91 t 2 - U

10

10

7 -

1ъ

fZ

-)

I

t2