Устройство устранения "постоянной" составляющей и помех импульсного характера в лазерном допплеровском измерителе скорости

 

УСТРОЙСТВО УСТРАНЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЩЕЙ И ПОМЕХ ИМПУЛЬСНОГО ХАРАКТЕРА В ЛАЗЕРНОМ ДОППЛЕРОВСКОН ИЗМЕРИТЕЛЕ СКОРОСТИ, содержащее канал предварительной обработки и измерительный канал, отличающееся тем, что, с цеИзобретение относится к устройствам измерения допплеровской частоты и может быть использовано при создании комплексов обработки и измерения «частоты сигналов лазерных допплеровских измерителей скорости (ЛДИС) для измерения скорости потоков жидкости, газа и движения твердых тел. Известно устройство снижения уровня шумов постоянной составляющей и комбинационных составляющих помех в ЛДИС с помощью оптических компенсационных схем. Известное устройство не обеспечивает эффективную работу в случаях даже незначительной деполяризации рассеивающими частицами, не дает компенсации составляюи ей, связанной с распределением интенсивности в зондирующих пучках,.и не выгодно энергетичеслью расширения динамического диапазона по частоте.и амплитуде, параллельно имеющемуся измерительному каналу установлен второй измерительный канал , причем в один из измерительных каналов последовательно включены развязывающий усилитель и параметрический генератор, в другой - развязывающий усилитель, перестраиваемый фильтр низких частот и параметрический генератор , а выходы измерительных каналов подключены к смесителю, соединенному с введенной в устройство системой фазовой автоматической подстройки частоты, выход которой подключен к параметрическому генератору второго канала. сл с ки, так как требует введения в схему дополнительных оптических элементов. В то же время для таких приложе ний лазерной допплеровской анемометел рии, как исследование скорости атмосСА ферных турбулентных движений, подводГО VI ные гидродинамические эксперименты, измерение скорости движения твердых VI тел и ряда других, существенны деполяризирующие свойства рассейвателей, и требуются энергетически оптимальные оптические схемы. йлижайшим по технической сущности является устройство устранения постоянной и комбинационной составляющих импульсных помех в сигналах ЛДИС, состоящее из узла фильтрации, разбитого на поддиапазоны, пepeключae e вручную, соединенного с узлом селекции по уровню, выход которого подсое

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПЧЬЛИК (5!)5 (т 01 P 3/36, 5/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВ ЕН НОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

, (21) 2684724/10 (22) 31. 1О. 79 (46) 15. 01. 93. Бюл. Р 2 (71) Институт оптики атмосферы СО

AH СССР (72) М.Т.Тихоступ (56) Авторское свидетельство СССР

Р 413892, кл. G 01 Р 3/36, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Р 413893, кл. с 01 P 3/36, 1975. (54)(57) УСТРОЙСТВО УСТРАНЕНИЯ "ПОСТОЯННОЙ" СОСТАВЛЯЮЦЕЙ И ПОМЕХ ИМПУЛЬСНОГО ХАРАКТЕРА В ЛАЗЕРНОМ ДОППЛЕРОВСКОМ ИЗМЕРИТЕЛЕ СКОРОСТИ, содержащее канал предварительной обработки и измерительный канал, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цеИзобретение относится к устройствам измерения допплеровской частоты и может быть использовано при создании комплексов обработки и измерения ,частоты сигналов лазерных допплеровских измерителей скорости (ЛДИС) для измерения скорости потоков жидкости, газа и движения твердых тел.

Известно устройство снижения уровня шумов "постоянной" составляющей и комбинационных составляющих помех в

ЛДИС с помощью оптических компенсационных схем.

Известное устройство не обеспечивает эффективную работу в случаях даже незначительной реполяризации рассеивающими частицами, не дает компенсации составляющей, связанной с распределением интенсивности в зондирующих пучках, и не выгодно энергетичес, ... Ж„„753277 А1 лью расширения динамического диапазона по частоте.и амплитуде, параллельно имеющемуся измерительному каналу установлен второй измерительный канал, причем в один из измерительных каналов последовательно включены развязыаающий усилитель и параметрический генератор, в другой - разаязывающий усилитель, пере траиваемый фильтр низких частот и параметрический генератор, а выходы измерительных канаlloB подключены к смесителю, соединенному с введенной а устройство системой фазовой автоматической подстройки частоты, выход которой подключен к параметрическому генератору второго канала. ки, так как требует введения в схему дополнительных оптических элементов.

В то же время для таких приложений лазерной допплеровской анемометрии, как исследование скорости атмосферных турбулентных движений, подводные гидродинамические эксперименты, измерение скорости движения твердых тел и ряда других, существенны деполяризирующие свойства рассеивателей, и требуются энергетически оптимальныа оптические схемы.

Ближайшим по технической сущности является устройство устранения "постоянной" и комбинационной составляющих импульсных помех в сигналах ЛДИС, состоящее из узла фильтрации, разбитого на поддиапазоны, переключаемые вручную, соединенного с узлом селекции по уровню, выход которого подсое753277 динен к узлу формирования строб-импульсов, который в свою очередь соединен с блоком цифровой обработки.

Однако известное устройство может быть использовано только в том случае, когда измеряемый сигнал имеет узкий динамический диапазон по амплитуде и частоте из-эа того, что значительная часть полезного допплеровского сигнала теряется. Это обусловлено so-первых, тем, что измерения производят из тех выборок, которые содержат не менее определенного числа периодов допплеровской частоты, вовторых, тем, что выбор фильтра (гребенки) производится по экстремуму огибающей сигнала, в таком случае возможен ложный выбор фильтра (гребенки), если присутствующая помеха (импульсная) имеет большую амплитуду, чем сигнал. Операция стробирования не позволяет полностью устранить помехи, а лишь понижает их.уровень до некоторого минимального значения. 25

Целью изобретения является расширение динамического диапазона пе частоте и амплитуде, повышение точности измерения и помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, З0 что как и в известном устройстве, содержащем канал предварительной обработки и измерительный канал, параллельно имеющемуся измерительному каналу установлен второй измерительный канал, причем в один из измерительных каналов последовательно. включены развяэывающий усилитель и параметрический генератор, в другой - раэвязывающий усилитель, перестраиваемый

Фильтр низких частот и параметричес- 40 кий генератор, а выходы измерительных каналов подключены к смесителю, соединенному с введенной в устройст во системой фазовой автоматической подстройки частоты, выход которой подключен к параметрическому генератору второго канала.

На чертеже представлена блок" схема устройства.

Устройство состоит из канала предварительной обработки 1, соединенно-:. го с разделителем каналов 2, который подключен к двум измерительным каналам, один иэ которых состоит из последовательно включенных развязываю" щего усилителя 3.и параметрического ! генератора 4, а другой - развяэываюс огтйливаемого фильтра низких частот 6, параметрического генератора 7, выходы параметрических генераторов 4 и 7 соединены со смесителем 8, который в свою очередь через систему Фаэовой автоматической подстройки частоты 9 подключен к параметрическому генератору 7, Устройство работает следующим образом.

Оптический сигнал ЛДИС преобразуется в электрический в канале предварительной обработки 1, с выхода которого сигнал поступает на разделитель каналов 2, т.е. с каждого его выхода получаем сигнал равной амплитуды и одинаковой полярности.

Далее сигнал поступает на два измерительных канала. В первом канале сигнал поступает на развязывающий усилитель 3, который обладает большим коэффициентом обратного ослабления, в 120 дБ.

С выхода развязывающего усилителя

3 сигнал поступает на параметрический генератор 4

Во втором канале сигнал поступает на развязывающий усилитель 5. Назначение его, как и в первом канале. С выхода развязывающего усилителя 5 сигнал поступает на перестраиваемый фильтр низких частот 6, который используется из расчета выделить "постоянную" составляющую и все помехи, присутствующие в природе сигнала, т.е. избавиться от допплеровской частоты заполнения. С выхода фильтра низкой частоты 6 сигнал поступает на параметрический генератор 7. Таким образом, амплитудная модуляция сигнала поступает на управляемые элементы параметрических генераторов и вызывает частотную модуляцию генерато" ров 4 и 7, т.е. f< и Е .

Сигнал с обоих каналов поступает на смеситель 8, где происходит выдепение промежуточной частоты f = f<— — f<, которая будет промодулирована полезным сигналом допплеровской частоты.

Для стабилизации промежуточной частоты и компенсации частотно-фазо" вых искажений в процессе преобразования, присущих радиотехническим устройствам, используется система фазо вай автоматической подстройки часто" ты 3, что позволяет автоматически устранить частотно-фазовые искажения, характерные для радиотехнических уст едактор Т,карганова. Техред М.Моргентал

Корректор С.Юско

Заказ 1085 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

%ФВ ав

Ю ЮМ ««В Ю ЭаЮЮЮ« °

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 753277 6 ройств измерения и обработки доппле- обусловленной только лопплеровской равских сигналов, повысить точность составляющей в которой полностью измерения допплеровской частоты. устранена "постоянная" составляющая

Таким образом, устройство позво5 и помехи импульсного характера, и ляет получить сигнал промежуточной скомпенсированы частотно-фазовые исчастоты f с частотной модуляцией, кажения.