Способ определения параметров фигуры лиссажу и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области измерительной радиотехники и может быть использовано в радиопеленгации, фазометрии и при измерении характеристик электромагнитного поля с применением параметров Стокса. Два гармонических напряжения, используемых для создания фигуры Лиссажу, векторно суммируют (в сумматоре 2) и вычитают (в вычитателе 4), а также суммируют (в сумматоре 3) и вычитают (в вычитателе 5) первое входное гармоническое напряжение, сдвинутое фазо-. вращателем 1 на 1Г/2, и второе входное гармоническое напряжение. Два входных и четыре полученных (в сумматорах 2, 3 и вычитателях 4, 5) гармонических напряжения подаются на соответствующие квадратичные детекторы 6-11. Полученные шесть постоянных напряжения суммируют (в сумматоре 12) и вычитают (в вычитателях i 3, 14, 15) в соответствии с формулами для расчета параметров Стокса. Четыре сформированных таким образом напряжения , пропорциональных параметрам Стокса, регистрируются самописцем 16. Такой способ записи параметров Стокса позволяет расширить сведения о параметрах фигуры Лиссажу 2 с,п. ф-лы, 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН р4 С 01 К 25/00

8 ..:ЕЩяц ! т;"1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTQPCH05AY СВИДЕТЕЛЬСВ БУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (2 l ) 4232852/24-21 (22) 20.04.87 (46) 15.03,.89, Бюл, М )О (71) Калининградский государственный университет (72) 32.М.Агафонников, А.В.Мальцев, В.А,Пахотин и 1О.Н.Сннюгин (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 682843, кл. G 01 К 25/00, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ФИГУРЫ ЛИССАЖУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области измерительной радиотехники и может быть использовано в радиопеленгации, фазометрин и при измерении характеристик электромагнитного поля с при" менением параметров Стокса. Два rap" монических напряжения, используемых для создания фигуры Лиссажу, векторно. суммируют (в сумматоре 2) и вычита,;SLl„„ ll А1 ют (в вмчитателе 4), а также суммируют (в сумматоре 3) и вычитают (в вмчнтетеле Ь лервое входное терноническое напряжение, сдвинутое фазовращателем 1 на ь /2, и второе входное гармоническое напряжение. Два входных и четыре полученных (в сумматорах 2, 3 и вычитателях 4, 5) гармонических напряжения подаются на соответствующие квадратичные детекторы

6-11. Полученные шесть постоянных напряжения суммируют (в сумматоре

12) и вычитают (в вычитателях i3, 14, 15) в соответствии с формулами для расчета параметров Стокса. Четыре сформированных таким образом напряжения, пропорциональных параметрам Стокса, регистрируются самописцем 16. Такой способ записи параметров Стокса позволяет расширить сведения о параметрах фигуры Лиссажу.

2 с.п. ф-лы, 1 ил.

146581 1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопеленгации для автоматического съема данных с экрана индикатора, в фазометрических устройствах с электронно-лучевой индикацией для автоматизации процесса измерения, в частности для регистрации информации о векторных характеристиках электромаг- 1О нитного поля (поляризационная, yr" ловая) в виде параметров, Стокса.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем определения через параметры Стокса всей совокупности параметров, описывающих фигуру Лиссажу при автоматизации процесса регистрации, Для этого осуществляется преобразование двух гармонических напряже- 2О ний в минимальное количество постоянных напряжений, которые обеспечивают возможность вычисления любого

1 параметра фигуры Лиссажу, Постоянство напряжения обеспечивает возможность их автоматической регистрации, например, на ленте самописца, а так1 же позволяет осуществить автоматиза1 цию расчетов параметров фигуры Лисса1 жу по формулам при испопьзовании ЭВМ. ЗО

Параметры Стокса определяются с помощью постоянных напряжений, причем любой параметр фигуры Лиссажу является комбинацией четырех парамет.ров Стокса.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего способ определения параметров фигуры

Лиссажу.

Последовательность операций способа следующая.

Два входных гармонических напряжения детектируют квадратичными детекторами. Полученные постоянные напряжения суммируют, определяя первый 45 параметр Стокса, и вычитают, определяя второй параметр Стокса. Входные гармонические напряжения U è Б векторно суммируют и векторно вычитают, затем полученные два переменных на- 5О пряжения детектируют квадратичными детекторами, а полученные постоянные напряжения вычитают, определяя третий параметр Стокса, Кроме того, второе гармоническое напряжение U сдвигают по фазе на сс/2, а затем суммируют его векторно с первым гармоническим напряжением

U и векторно вычитают из первого.

Полученные переменные напряжения детектируют квадратичными детекторами, а полученные постоянные напряжения вычитают, определяя четвертый параметр Стокса. Полученные параметры Стокса регистрируют на ленте самописца, По указанным ниже формулам определяют параметры фигуры Лиссажу.

Пусть фигуру Лиссажу создают два гармонических напряжения

U„-- V cosset, П = icos(6)t+(p) (l) де Ч„, Ч2 " амплитуды; (— разность фаз напряжений, Квадратичное детектирование., а затем суммирование и вычитание проде"тектированных напряжений дают первый и второй параметры Стокса

ЧЙ9

Т ==Ч,-Ч (2)

Если предварительно гармонические напряжения векторно сложить и вычесть, то получают напряжения:

1 2 2

U =-- V, +Ч +2Ч(V cosy.cos (6)t+g);

? с

1 1 2

U = — q V(+Vz-2Ó,Vzcosy cos(ut+Qz); 42

-Ч в nV

tan (3)

V, +Ч cosq

Vz sin CP

taV = — — — ——

V("V cosP

После квадратичного детектирования и последующего вычитания результатов детектирования получают третий параметр Стокса

Х = 2Ч,V cosp„(4)

Если второе напряжение U вначале сдвинуть по фазе на (с/2 а затем сложить и вычесть из первого U, то получают с. 1 2 2 ф

U =-с= Ч, +Vz+2V,V sin(g.cos (ой+ч ();.

V(+Ч -2Ч,Ч в1пусов (Qt+Pz) p с((2

-V

tg с ) = — -м-ы" — — — tg4)

V +Uzsinq 2 Ч,-Ч, вЪ.пс

После квадратичного детектирования и последующего вычитания результатов детектирования получают четвертый параметр Стокса

X4 = 2V(Vz в1пср, (6)

Таким образом, четыре параметра

Стокса могут быть представлены постоянными (выпрямленными) напряжениями.

Они легко могут быть зарегистрированы, например„ с помощью самописца, 14658

15 (9) .вольтметров постоянного тока или аналого-цифровых преобразователей 3ВМ, Параметры фигуры Лиссажу, изображаемой на экране осциллографа, выражаются через параметры Стокса °

Интенсивность сигнала определяется первым параметром Стокса.

I< =7, +V (7)

Угол поворота эллипса на экране осциллографа определяется выражением ! 1 Хз

< = — arctg (--), 2 I (8)

Коэффициент эллиптичности

Х, - Х,+Х <"

Х + Х2 + Х2

Большая (а) и малая (b) оси эллилса на экране ос иллог афа

2 Х< + Хз. + з 20 а

2

2 L< - I + Хз

Ь

Разность фаз между двумя гармони.ческими сигналами определяется выражением

11 4 !

5, выход которого, а также выходы сумматора 12 и вычитателей 13. и 14 соединены с входами самописца 16, выход квадратичного детектора 6 соединен с вторыми входами сумматора !2 и первого вычитателя 13, Устройство работает след )ющ)<м образом, Hsa входных гармонических напряжения U, ч Б детектируются квадратичными детекторами 6 и 7, суммируются в сумматоре 12 и параллельно вычитаются в первом вычитателе 13, Полученные два постоянных напряжения представляют первый и второй параметры Стокса и регистрируются на самописце. Одиоврем:-нно два входных гарно.<ических напряжения U, и Г векторно суммируются в векторном сумматоре 2 и вычи-.àþòñÿ в векторном вычитателе 4, Полученные переменные напряжения детектируются квадратичными детекторами 8 и 9 и вычитаются во втором вычитателе 14, образуя третий . параметр Стокса, который регистрируется на самописце 16.

s in (g = — — -- — — ° (1.1 )

Т

Х2 Х2

Устройство для определения нара- 30 метров фигуры Лиссажу содержит фаэовращатель 1, векторные сумматоры 2 и

3, векторные вычитатели 4 и 5, шесть . квадратичных детекторов 6-!1, сумматор 12, три вычитателя 13-l5 по. стоянных напряжений и самописец 16, причем вход для подачи первого гармонического напряжения 1)< соединен с первыми входами векторных сумматоров .

2 и 3 и векторных вычитателей 4 и 5, 4п а также с входом квадратичного детектора 7, выход которого соединен с первыми входами сумматора 12 и первого вычитателя 13, вход для подачи второго гармонического напряжения 11 45 соединен с входом квадратичного детектора 6, вторыми входами векторного сумматора 2 и векторного вычитателя 4, выходы которых соответственно через квадратичные детекторы 8 и 5О

9 соединены с входами второго вычитателя 14,.второй вход векторного сумматора 2 соединен с входом фазовращателя 1, выход которого соединен с вторыми входами векторного сумматора 3 и векторного вычитателя 5, выходы которых соответственно через квадратичные детекторы 10 и l1 соединены с входами третьего вычитателя

Одновременно одно из входных напряжений U сдвигается по фазе на пп/2 суммируется с и вычитается из входного напряжения U< с .помошью векторного сумматора 3 и векторного вычитателя 5.

Полученные переменные напряжения детектируются. квадратичными детекторами 1О и 11 и вычитаются в третьем вычитателе 15, образуя четвертый параметр Стокса, который регистрируется на самописце 16, Использование изобретения позволяет определить любой параметр фигуры Лиссажу по формулам (7)-(11) по значениям Х<, Х2, Х, Х параметров Стокса, зарегистрированных на ленте самописца. Кроме того, изобретение позволяет регистрировать изменения параметров фигуры Лиссажу во времени. Такая задача возникает, например, при измерении и слежении угловых характеристик сигнала, поляризационных характеристик сигнала, При условии использования аналого-цифровых преобразователей и 3ВМ возможна полная автоматизация определения параметров фигуры Лиссажу, включая расчеты по формулам любых необходимых характеристик, 5 4Ь Н 1

Формула и з обретения

Способ определения параметров фигуры З иссажу, основанный на том, что из входных гармонических напряжений, образующих на экране фигуру

Лиссажу, формируют первое напряжение векторным суммированием входных гармонических напряжений, второе на- 10 пряжение взятием векторной разности входных гармонических напряжений и третье напряжение взятием векторной разности между первым входным гармоническим напряжением и сдвинутым по 15 фазе на Т/2 и вторым входным гармоническим напряжением, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных. возможностей путем определения всей совокупности 20 параметров фигуры Лиссажу при автоматизации процесса регистрации, форми:руют четвертое напряжение векторным ( суммированием первого входного гармонического напряжения со сдвинутым по фазе на Т/2 вторым входным гармоническим напряжением, квадратично детектируют входные гармонические напряжения, а затем результаты детектирования суммируют и вычитают из ЗО первого второе и регистрируют как соответственно первый I, и второй Т параметры Стокса, квадратично детектируют первое и второе полученные напряжения и из первого результата детектирования вычисляют второй и регистрируют как третий Х параметр

Стокса, квадратично детектируют четвертое и третье напряжения и из первого результата детектирования вычи- 40 тают второй и регистрируют как четвертый Х параметр Стокса, в заключе4 ние определяют шесть параметров фигуры Лиссажу по формулам: интенсивность А =: I,; 45 угол поворота эллипса

1 II2 .

eL= — arctg2

50 коэффициент эллиптичнос ти большая и малая оси эллипса (1 I +I

1 г

2 3 разность фаз между входными гармоническими напряжениями

Х4

Ц = arcsin — — ——

2. Устройство для определения параметров фигуры Лиссажу, содержащее фазовращатель на «/2 и векторный сумматор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения всей совокупности параметров фигуры

Лиссажу при автоматизации процесса регистрации, в него введены второй векторный сумматор, два векторных вычитателя, шесть квадратичных детек— торов, сумматор„ три вычитателя и самописец, причем вход первого входного гармонического напряжения соединен с первыми входами первого и второго векторных сумматоров, с первыми входами первого н второго векторных вычитателей и входом первого квадратичного детектора, выход которого соединен с первыми входами сумматора и первого вычитателя, вход второго входного гармонического напряжения соединен .с входом второго квадратичного детектора, а также с вторыми входами первого векторного сумматора и первого векторного вычитателя, выходы двух последних соответственно соединены через третий и четвертый квадратичные детекторы с входами второго вычитателя, второй вход первого векторного сумматора соединен с входом фазовращателя íà « /2, выход которого соединен с вторыми входами второго векторного сумматора и второго векторного вычитателя, выходы которых соответственно через пятый и шестой квадратичные детекторы соединены с входами третьего вычитателя,„ выход которого, а также выходы сумматора и первого и второго вычитателей соединены с соответствующими входами самописца, выход первого квадратичного детектора соединен с вторыми входами сумматора и первого вычитателя.