Файл: 177_____.doc

Рис.9.18. 1 – бистабильный мультивибратор, 2 – усилитель c интегрирующей RC-цепью, 3 – усилитель с большим выходным сопротивлением, 4 – стрелочный индикатор

а временные диаграммы импульсов и напряжения приведены на рис.9.19.

Рис. 9.19. а) момент включения источника тока, б) момент выключения источника тока, в) длительность времени заряда конденсатора, г) временная диаграмма напряжения, U_m- максимальное напряжение, – время нарастания напряжения

Пусковой импульс а) включает источник постоянного тока, а стоповый импульс б) выключает его. Ток заряжает конденсатор до напряжения U, пропорционального времени заряда τ. В качестве преобразователя время-напряжение используется усилитель 2 с интегрирующей RC-цепью. Постоянная времени этой цепи велика по сравнению с τ, поэтому напряжение на конденсаторе линейно нарастает со временем. С интегрирующей цепи напряжение подаётся на усилитель 3, а затем на стрелочный индикатор 4.

Перед новой последовательностью пускового и стопового импульсов конденсатор полностью разряжается.

Существуют схемы, использующие спаренные импульсы, позволяющие исключить влияние импульсных помех, а также схемы, позволяющие провести селекцию отдельных целей. Решается задача исключения помехи обратного рассеяния атмосферой, растительностью, проводами, находящимися перед объектом.

9.3.2. Фазовые дальномеры

Схема простейшего фазового дальномера, работающего в непрерывном режиме, приведена на рис.9.20.

На входы фазометра поступает опорный сигнал с выхода генератора 3

(9.1)

и сигнал огибающей с выхода фотоприёмника 6

, (9.2)

где D – измеряемое расстояние, – фазовый

Рис.9.20. 1 – лазер, 2 – модулятор, 3 – генератор синусоидальных колебаний, 4 – передающая оптическая система, 5 – приёмная оптическая система, 6 – фотоприёмник, 7 – усилитель, 8 – фазометр

сдвиг, вносимый измерительной установкой.

Для частот , которым соответствует длина волны модуляции, измеренное значениеза вычетомопределяет расстояниеD. Точность измерения фазы имеет порядок 0,5°, что приводит к большим ошибкам измерения расстояния.

Для повышения точности необходимо увеличивать частоту модуляции, что приводит к уменьшению длины волны модуляции и к необходимости выполнения условия

На интервале 2D может укладываться целое число волн модуляции N

, (9.3)

где δ – разность фаз, измеряемая фазометром.

Устранить неоднозначность в этом выражении можно использованием нескольких частот модуляции. Существует три способа:

–Используются две волны модуляции и.

Большая длина волны служит для грубого измерения дальности, меньшая – для точного.

–Выбираются близкие по величине волны модуляции, удовлетворяющие условию

(9.4)

Выберем итакие, что, гдеn – целое число. Тогда для измеряемого расстояния получим

. (9.5)

При использовании более двух частот модуляции для каждой последующей частоты n увеличивается в 10 раз, однако, наиболее короткую длину волны модулирующего напряжения нужно выбирать не менее 0,6 м.

– Третий метод основан на подсчёте числа нулевых значений фазового сдвига на выходе фазометра при изменении частоты модуляции в заданном интервале от f _m₁ до f _m₂. В этом случае имеет место соотношение

(9.6)

С точностью до целого числа длин волн

(9.7)

Для малых значений m = 1, 2, 3… находят и измеряют значения f _m₁ и f _m₂, при которых разность фаз равна нулю, дальность определяют по приведённой формуле.

При необходимости получения высокой точности должна учитываться также дробная (не равная 2π) часть разности фаз при фиксированных значениях и. Для этого используется фазовый дальномер с качающейся частотой модуляции, т.е. частотой модуляции автоматически изменяющейся в определённых пределах. В данном измерителе частота модуляции изменяется по линейному закону.

Моменты прохождения в процессе свиппирования через крайние значения частоты f _m₁ и f _m₂ задают, соответственно, начало и конец стробимпульса, разрешающего счёт нулевых значений сигнала с выхода фазового детектора 7 счётчиком 11.

В схеме использован гелий-неоновый лазер мощностью 50 мВт, средняя частота модуляции 60 МГц, диапазон качания частоты 10 МГц. Длительность строба – 25 мс.

Доплеровское смещение частоты, которое в фазовом измерителе является причиной ошибок при измерении дальности до движущейся цели, может быть исключено путём усреднения значений дальности, получаемых за интервалы времени увеличения частоты модуляции от f _m₁ до f _m₂и уменьшения от f _m₂ до f _m₁.

Рис.9.21. 1 – лазер, 2 – модулятор, 3 – генератор качающейся частоты, 4 – передающая оптическая система (ПД ОС), 5 – приёмная оптическая система (ПМ ОС), 6 – фотоприёмник, 7 – фазовый детектор, 8,9 – кварцевые генераторы, 10 – генератор строба, 11 – счётчик.

9.4. Измерение скорости в лабораторных условиях

Также, как и в радиолокации, измерение скорости в оптиче- ском диапазоне основано на эффекте Доплера, поэтому после создания лазера этот эффект был использован в оптической локации.

В простейшем случае объект движется в поле монохроматического источника. Переизлучённый объектом свет смещён по частоте на величину, зависящую от скорости объекта. В связи с тем, что переизлучённый свет интерферирует с излучением лазера, возникают интерференционные полосы. Переизлучённый свет оказывается промодулированным разностной частотой.

9.4.1. Измерение скорости с помощью некогерентного излучения

В пассивном режиме или при некогерентных источниках информация о скорости объекта определяется в точках фокусировки излучения с помощью приёмных оптических систем.

Рассмотрим, например, плазмоскоп – лабораторный прибор для измерения линейной скорости частиц в плазме. В плоскости изображения оптической системы установлена линейка кремниевых фотодиодов. Каждый фотодиод принимает сигнал только от одного элементарного участка исследуемого объекта. Сигналы с фотодиодов считываются с частотой 2,46 МГц. Цикл считывания, в течение которого производится опрос всех элементов линейки, позволяет отобразить распределение светимости в определённом участке плазмы, который спроецирован на линейку фотодиодов. Благодаря высокой частоте опроса (короткий цикл) это распределение представляет собой практически мгновенную картину.

Рис.9.22. 1 – плазма, 2 – оптическая система, 3 – изображение плазмы, 4 – линейка фотоприёмников

Для отображения используется электронно-лучевая трубка с памятью, и распределение светимости в каждом цикле записывается отдельно. Результаты измерений приведены на рис.9.23.

Рис.9.23. Осциллограммы движения частицы

Схема измерения приведена на рис.9.24.

Рис.9.24. 1 – оптическая система, 2 –линейка фотоприёмников, 3 – предварительные усилители, 4 – многоканальный коммутатор, 5 – сумматор, 6 – генератор опроса фотоприёмников,

Смотрите также файлы

Черногория Microsoft Office Word.doc

хорватия.doc

Италия Microsoft Office Word.doc

Испания.doc

греция.doc

Файл: 177_____.doc

9.3.2. Фазовые дальномеры

9.4. Измерение скорости в лабораторных условиях

9.4.1. Измерение скорости с помощью некогерентного излучения

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно