Следящее устройство для измерениядопплеровских сигналов

Авторы патента:

H01S3/10 - устройства для управления интенсивностью, частотой, фазой, поляризацией или направлением стимулированного излучения, например переключением, стробированием, модуляцией или демодуляцией (блокирование собственных колебаний H01S 3/098; управление световыми лучами, изменение частоты, нелинейная оптика, оптические логические элементы вообще G02F)

G01S7/481 - конструктивные особенности, например размещение оптических элементов

6МЛж е;,, уБд

ОП ИСАИИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик (1 ) 692379 (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (5l)M. Кл.

С 01 5 9/42

Н 01 S 3/10 (22) Заявлено07.08.75 (21) 2168226/18-09 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Гооударстввииый комитет

СССР

Опубликовано 07.01.81 Бюллетень № 1 до делам ивобретеиий и открытий (53) УДК 621.396.

933(088 8) Дата опубликования описания 10.01.81

Н. С. Данилов, В. И. Титков и Я. Я. Томсонс (?2) Авторы изобретения

Институт теплофизики Сибирского отделения AH СССР (71) Заявитель (54) СЛЕДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДОППЛЕРО г КИХ СИГНАЛОВ

1О мы Г1) .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для работы в лазерных допплеровских измерителях скорости турбулентных знакопеременных потоков, Известен ряд следящих систем, пред5 назначенных для работы в лазерных измерителях скорости потоков, среди которых особый интерес представляют чувствительные к направлению потока схеНаиболее близким к предлагаемому является следящее устройство, содержащее последовательно соединенные квадра» турные смесители, фильтры нижних час15 тот, выходы которых подключены к формирователю ошибки рассогласования, ключ, интегратор и управляемый генератор, выходы фильтров нижних частот подключены также к входам формирователя суммы

20 квадратов сигналов, выход которого подключен к входу порогового каскада, управляющего ключом, а вторые входы квад2 ратурных смесителей подключены к выходу опорного генератора f2)

Точность измерений знакопеременных допплеровских сдвигов частоты в такой схеме резко падает из-аа переналожения спектров допплеровского сигнала, гетеродина и их комбинационных составляющих.

Uenb изобретения - повышение точности измерения знакопеременных допплеровских сдвигов частоты.

Это достигается тем, что в устройство введены входной однополосный модуляI тор, высокочастотный однополосный модулятор и полосовый фильтр, выход которого соединен с входами квадратурных смесителей, а входы однополосного модулятора подключены к выходам высокочастотного модулятора, управляющий вход которого соединен с входом опорного генератора, а другие входы вЂ” с выходами управляемого генератора.

На фиг. 1 изображена функциональная блок-схема следящего устройства для измеоения допплеровских сигналов в опти3 69237 ческих линиях связи; на фиг. 2 - диаграмма сигналов.

Следящее устройство (фиг. 1) содержит вхоцной однополосный модулятор 1 с попосовым фильтром 2 на выходе, к .-. которому подключены квацратурные смесители 3 и 4 с фильтрами 5 и 6 нижних частот на выхоце, формирователь 7 ошибки рассогласования, ключ 8, интегратор

9 и управляемый генератор 10, соеди- у ненные последовательно, опорный высокочастотный генератор 11, подключенный к опорным входам квацратурных смесителей 3 и 4, высокочастотный однополосный модулятор 12, подключенный к. tS выходам генераторов 10 и 11 и соединенный с квацратурными входами izoдиого модулятора 1, формирователь 13 суммы квацратов сигналов, подключеннйй к выхоцам фильтров 5 и 6 низкой З1 частоты и пороговый элемент 14, управляющий ключом 8.

Устройство работает следующим образом. В оптических линиях связи формируются квацратурные допплеровские 25 сигналы (аддитивная составляющая сигналов устраняется использованием балансных схем фотоприемников).

A (4) coe (au .Ь ) и А (5) оба (фЬ а), частота которых определяется соотноше- Зо нием И вЂ” К1,, где % вЂ” волновой вектор оптической схемы, а V> вЂ” вектор скорости исслецуемого потока. В модуляторе 1 допплеровские сигналы трансформируются в область высоких частот, что достигается, например, путем перемножения входных цопплеровских сигналов и выходных сигналов высокочастотного модулятора 12 с последующим суммированием произведений Щ

0пф() = "®cos(yu>t ) cо (а г) +

+ A(t)cos(uu +Уф

* хсов((о о ) Ф1, 45 гце СОа (ОО Z uuã) t, И СааЯЮОт йг) + 471 ) выходные сигналы высокочастотного модулятора 12, И „- частота управляемого генератора 10, Ю - частота опорного высокочастотного генератора 11.

Из поивеценного выражения следует, что при л

Х ц q) = () cos(uu i „-<адВ . 0ф а при К4х С0

35 ) „ Ж= ® 08(О, д)<

Таким образом,:допплеровская частота QD меняет знак при иэменениИ нап9 4 равления потока,. а низкочастотный спектр допплеровского сигнала ф (oo<) не меняя своей формы, переносится в область высоких частот (cM. фиг. 2).

Полученный сигнал фильтруется полосовым фильтром 2, а затем преобразуется в низкочастотный сигнал частоты (+М „ + UOg ) в квацратурных 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 выхоце модулятора 1 стало равно частоте высокочастотного генератора 1 1.

В такой схеме, благоцаря переносу спектра входного сигнала в область высоких частот, на которых осуществляется слежение эа частотой входного сигнала, легко удовлетворяются требования высокой избирательности системы и неискажающей передачИ сигнала, при одновременном сохранении широкого циапаэона 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 ее в квацратурных смесителях.

Поэтому данное слецящее устройство может эффективно работать как при энакопеременных потоках, так и в оцнонаправленных потоках, допплеровские сцвиги частоты в которых могут меняться в широких пределах (например, от инфранизких частот цо единиц мегагерц и выше).

Формула изобретения

Следящее устройство для измерения допплеровских сигналов, соцержащее последовательно соединенные квацратурные смесители, фильтры нижних частот, выходы которых подключены к формирователю ошибки рассогласования, ключ, интегратор и управляемый генератор, выхоцы фильтров нижних частот подключены также к входам формирователя суммы квацратов сигналов, выход которого подключен к входу порогового элемента, управляющего ключом, а вторые входы квадратурных смесителей подключены к выходу опорного генератора, о т л ивЂ”

Фиг. f

К1(" г +) ВНИИПИ Заказ 107 10/7 5 Тираж .743 Подписное

Филиал ППП Патент, r . Ужгород, ул. Проектная, 4 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения знакопеременных допплеровских сдвигов частоты, в него введены входной однополосный модулятор, высокочастотный однополосный модулятор и полосовой фильтр, выход которого соецинен с входами квацратурных смесителей, а входы однополосного модулятора подключены к выхоцам оцнополосного высокочастотного модулятора, упI

2370 6 равляющий вход которого соединен с выходом опорного генератора, а другие входы с выхоцами управляемого генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Колчинский В. Е. и др. Йопплеровские устройства и системы навигации, М., 1975, с. 241-245, рис. 723.

2. Френкс Л. Теория сигналов, 1971, q рис. 4.9 и 4.10, с. 92-93.

Следящее устройство для измерениядопплеровских сигналов

Рабочая среда просветляющегося фильтра для со @ -лазеров с пассивной модуляцией добротности // 686114

Способ перестройки частоты генерации лазера // 671656

Способ измерения малых оптических плотностей среды // 668034

Способ получения сверхкоротких импульсов лазерного излучения // 644337

Акустооптический преобразователь электромагнитного излучения // 635547

Устройство для управления диаграммой направленности полупроводникового лазера с электронным возбуждением // 631033

Способ получения просветляющегося оптического фильтра на основе монокристалла // 631031

Способ определения смещения оси диаграммы направленности лазерного луча // 625540

Способ управления частотным спектором излучения оптического квантового генератора // 616788

Устройство для слежения за светящимся объектом // 492831

Координатный датчик для слежения за светящейся точкой // 323753

Устройство для съемки пространства предметов // 2335784

Изобретение относится к устройствам для съемки пространства предметов с оптоэлектронным дальномером, работающим по принципу регистрации времени пробега сигнала

Портативный лазерный дальномер и способ его изготовления // 2416805

Дальномер // 2450286

Изобретение относится к ручному дальномеру для бесконтактного измерения расстояний

Способ лазерной локации // 2464590

Изобретение относится к области приборостроения, преимущественно к измерительной технике, основанной на лазерном излучении, и может быть использовано в робототехнике и на предприятиях, занимающихся разработкой, изготовлением и применением систем лазерной локации для определения местонахождения материального объекта в пространстве

Устройство ориентации по световому лучу // 714905

Керамический держатель оптики // 2540972

В заявке описан держатель (1) оптики, прежде всего для оптического измерительного прибора, имеющий корпус, на котором предусмотрены средства для фиксации электрооптической приемо-передающей системы, и представляющий собой керамический держатель оптики, корпус которого имеет проходящее в его осевом направлении трубчатое гнездо. Оптический измерительный прибор содержит лазерный дальномер, имеющий линзодержатель, держатель оптики и приемопередающую систему. Держатель оптики изготавливают по технологии литья керамики под давлением. Техническим результатом является повышение точности измерений и сокращение погрешности измерений. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Компоновка отклоняющих зеркал для оптического измерительного устройства и соответствующее измерительное устройство // 2564044

Изобретение относится к компоновке отклоняющих зеркал для оптического измерительного устройства. Устройство содержит расположенные на оси с возможностью поворота два узла зеркал, каждый из которых включает по меньшей мере два отклоняющих зеркала. Отклоняющие зеркала расположены на одной общей горизонтальной плоскости радиально, на расстоянии от оси. Привод оси расположен в пространстве между отклоняющими зеркалами. Один из узлов зеркал выполнен как узел зеркал передатчика, отклоняющие зеркала которого расположены радиально на расстоянии на несущей пластине с отверстиями. Второй узел зеркал выполнен как узел зеркал приемника. Технический результат - уменьшение требующегося конструктивного пространства. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Оптическая система дальномера // 2579817

Оптическая система дальномера содержит плоское зеркало с осевым отверстием, расположенное под углом к оптической оси, объектив, фотоприёмник и полупроводниковый лазерный излучатель. Объектив выполнен в виде положительной линзы и положительного мениска. При этом максимальная площадь входного зрачка больше либо равна сумме площадей центральной зоны входного зрачка для излучающего канала и площади эквивалентной площади кольцевого зрачка для приемного канала. Технический результат заключается в уменьшении габаритных размеров и уменьшении ошибок параллакса при измерении дальности. 3 ил., 1 табл.

Отическое экранирующее устройство для разделения оптических путей // 2594949

Датчик для дальномера имеет чувствительный элемент и оптическое экранирующее устройство. Чувствительный элемент имеет первую детектирующую часть для детектирования измерительного излучения и вторую детектирующую часть для детектирования контрольного излучения. Оптическое экранирующее устройство является перегородкой, прилегающей к поверхности чувствительного элемента, и оптически отделяет одну от другой его первую и вторую детектирующие части. Технический результат заключается в эффективном оптическом отделении друг от друга расположенных близко оптических путей. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 25 ил.