Устройство для измерения допплеровской частоты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n)966633 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1 30 %80 (21) 2921351/18-21 (51) М. Ки.з

G 01 $13/52 с присоединением заявки МГосударственный комитет

СССР по делам изобретений. и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 111082. Бюллетень Мо 38

{$3j У4К б21.-,17.

° 621-396 (088 ° 8) Дата опубликования описания 1ЫО82 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗИЕРЕНИЯ ДОППЛЕРОВСКОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для измерения допплеровской частоты в лазерных допплеровских измерителях скорости (ЛДИС).

Известно устройство для измерения частоты заполнения допплеровских импульсов.в измерителе скорости потоков частиц, содержащее последовательно соединенные предваритель-. ный усилитель, полосовой фильтр, первое пороговое устройство, первый триггер, частотомер, выход которого является выходом, всего устройства, второе пороговое устройство, схему И-НЕ и второй триггер(13.

Однако. это устройство регистрирует все допплеровские импульсы, в том числе и те, которые образованы наложением друг на друга допплеровских сигналов от двух частиц, одновременно находящихся в измерительном объеме.

Известно устройство для измерения допплеровской частоты, содержащее V пороговых блоков и другие логические элементы для запрета регистрации измерений в случаях нахождения в измерительном объеме двух . и более частиц(2).

Однако это устройство эффективно работает при использовании полидисперсных аэрозолей и естественной запыленности. Генераторы монодисперсных аэрозолей также имеют широкое применение, .так как обеспечивают более точное отслеживаиие частицами скорости потока. В этом случае ввиду того, что частицы калиброваны по величине, дйапазон изменения амплитуды высокочастотной составляющей сигнала значительно боль ше, чем низкочастотной составляющей сигнала.

Цель изобретения - повыаение точности измерений при работе с монодисперсной аэрозолью путем анализа формы низкочастотной составляющей сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения допплеровской частоты, содержащем последовательно соединенные йредварительный усилитель, п9лосовой фильтр, первый пороговый блок, первый триггер и частотомер, последовательно соединенные второй пороговый блок, элемент И-НЕ и второй триггер, выход которого подключен

ЗО к второму входу частотомера, V nopo966633!

О говых блоков, последовательно соеди ненные фильтр низких частот, формирователь строба., формирователь импульса сброса и первый элемент И, выход которого подключен к третьему входу частотомера, N цепей, содер- 5 жащих последовательно соединенные второй элемент И н логический блок, выходы которых соединены с соответствующими входами N âõîäîâîãî элемента ИЛИ, к выходу которого подключен второй вход первого элемента И, выход предварительного усилителя соединен с входом фильтра низких частот, выход полосового фильтра подключен к входу второго порогового

1 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 вторьм входам М логических блбков, входы N пороговых блоков соединены с выходом фильтра низких частот, а нх выходы подключены к вторым входам соответствующих вторых N элементов И.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу уст- З0 ройства. устройство для измерения доппелеровской частоты содержит предварительный усилитель 1, фильтр 2 полосовой, пороговые блоки 3 и 4, триггер 5,эле- 35 мент 6 И-НЕ, тригrep 7, частотомер 8, фильтр 9 низких частот, пороговые блоки 10, элементы 11 И, логические блоки 12, элемент 13 ИЛИ, элемент

14 И, формирователи строба и импуль- 40 са сброса 15 и 16.

На фиг.2 а показан входной сигнал

ЛДИС в случае, когда в измерительном объеме АДИС находится одна части-. ца (фиг.2а1) илн две (фиг.2а2 и 2a3). 45

На фиг ° 26 изображен сигнал на входах первого 3 и второго 4 пороговых блоков ИРт и Я „- поРОги nepsoro 3 и второго 4 пороговых блоков соответственно. При пролете через измерительный объем одной частицы на входах частотомера 8 с помощью первого 3 и второго 4 пороговых блоков, первого 5 и второго 7 триггеров и элемента

И-НЕ 6 формируются, пачка из и счетных импульсов (фиг.2в) по числу периодов допплеровской частоты, превысивших порог. .И„ первого порогового .блока 3, а также строб (фиг.2г) длительностью Т< и Т rae Т - период доппЛеровсксФ частоты..Частотомер 60 опрщ@ижет дояялеровскув частоту как д = п Тс .

Ч.р4 вложении сигналов от авух аеткц(+Ьт .2ер и 2аЗ) в зоне их пере- <5

У.

1.

I крытия (вблизи точки пересечения огибающих) вследствие паразитной частотной модуляции (ПЧИ) один из периодов допплеровской частоты оказывается ниже порогов И и И>< (фиг.262 и 263), поэтсиу в пачке счетных импульсов юдин импульс потерян (фиг. 2в2) и возникает ошибка измерения. Результаты таких измерений селектируются . следующим образом. С выхода предварительного усилителя 1 сигнал (фиг.2а) подается на вход фильтра йизких частот 9 который выделяет низкочастотную (НЧ) компоненту сигнала (фнг.2д) НЧ к жпонента поступает на входы пороговых блоков 10 и на вход формирователя сброса 15. Пороги .N пороговых блоков

10 И „- Идцперекрывают весь динамический диапазон входного сигнала.

Порог Иф формирователя строба 15 установлен ниже всех Х порогов. Если НЧ компонента имеет провал (двугорбую форму), то одно или несколь.ко из N пороговых блоков 10 сформируют по два импульса (фиг.2е,ж), которые при наличии строба (фиг.2з) с выхода формирователя строба 15 проходят через соответствующий элемент И 11 на вход логического блока 12. Логический блок 12, в случае прихоца íà его вход двух и более импульсов формирует разрешающий потенциал (фиг.2к). Выходные сигналы всех М логических блоков

12 через М -входовой элемент ИЛИ 13 подаются на вход элемента И 14.

По окончании строба (фиг.2з) формирователь импульса строба 16 вырабатывает 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 н 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

2 Выполнение этого условия постигается регулировкой иотога И

966633 формирователя строба 15 (фиг.2д).

Необходимо выставить порог Иф таким образом, чтобы провал НЧ компоненты достигал уровня Иф тогда, когда интервал между измерительными стробами (фиг.2гЗ) уже достиг величины

2Тд. В этом случае формирователь строба 15 сформирует не один, а два строба, т.е. каждый из наложившихся сигналов будет воспринят отдельно, и по обоим сигналам будет произведено измерение.допплеровской частоты.

Точность селекции по критерию двугорбости в данном динамическом диапазоне амплитуд допплеровских импульсов определяется числом каналов N, с увеличением которого точность повышается.

Ожидаемый от использования пред-. лагаемого объекта технико-экономический эффект состоит и повыаении реализуемой ЛДИС относительной точности измерения локальной скорости потока.

Формула изобретения

Устройство ддя измерения допплеровской частоты, содержащее последовательно соединенные предварительный усилитель, полосовой фильтр, первый пороговый блок, первый триггер и частотомер, последовательно соединенные второй пороговый блок, элемент И-HE и второй триггер, выход которого подключен к второму входу частотомера N пороговых блоков, последовательно соединенные фильтр низких частот, формирователь строба, формирователь импульса сброса н первый элемент И, выход которого подключен к третьему входу частотомера N цепей, содержащий последовательно соединенные второй элемент И и логический блок, выходы которых соединены с соответствующими входами М-входового элемента ИЛИ, к выходу кото- " рого подключен второй вход первого элемента И, выход предварительного усилителя соединен с входом фильтра низких частот, выход полосового фильт15 ра 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 вто20 рого триггера, выход формирователя строба соединен с М входами вторых элементов И, а выход формирователя импульса сброса подключен к вторым входам N логических блоков, о т л и25 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения допплеровской частоты, входы N пороговых блоков соединены с выходом фильтра низких частот, а их выходы подключеЗО ны к вторым входам соответствующих вторых N элементов И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Василенко Ю.Г. Лазерные допплеЗ5 ровские измеретели скоРости. Новосибирск, "Наука", 1975, с. 131-141.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2909422, 15.09.80.

966633

Составитель В.Новоселов

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Рейвес Корректор О. Билак

Заказ

7837/63 Тираж 717 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП" Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фг и