Файл: Инженерные изыскания в строительстве. Инженерно-геологические, геофизические и геодезические исследования [сборник].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.07.2024
Просмотров: 154
Скачиваний: 0
также может быть выполнен по методу компенсации с автоматическим отсчетом. На входы смесителей каналов
«Сумма» |
и «Разность» (получаемых при соединении вы |
|||
ходов двух |
разнесенных антенн |
на «Сумму» и «Раз |
||
ность») |
подается напряжение |
следящего |
гетеродина |
|
(/r=fo — fc)- |
После усиления в двухканальном |
усилителе |
||
напряжения суммарной частоты выделяются фильтрами, настроенными на частоту /0 , и подаются на фазовый де тектор. При этом сигнал канала «Сумма» предваритель но сдвигается по фазе на 90°.
Напряжение канала «Сумма» — опорное для фазово го детектора *. При изменении знака частотного сдвига фаза этого напряжения остается постоянной, в то время
как в канале |
разности |
она скачком изменяется на 180°. |
В результате |
на выходе |
фазового детектора напряжение |
изменяет полярность, что позволит определить знак ча стоты Допплера.
С выхода фазового детектора напряжение подается на фильтр нижних частот и далее на каскад, управляю щий следящим гетеродином. Если частотомер работает в режиме слежения, то переключатель реле стоит в по ложении СЛЕЖЕНИЕ (С). В установившемся режиме нулевая точка в спектре канала разности совпадает с частотой /о, а частота следящего гетеродина определяет частоту Допплера.
Поскольку полоса захвата АПЧ в режиме слежения узкая (равна полосе пропускания фильтра в канале раз ности), то в частотомере предусмотрен режим поиска. Для этого в схеме имеется генератор пилообразного на пряжения, который управляет следящим гетеродином в режиме поиска. Но как только в канале «Сумма» по явится напряжение, амплитудный детектор его выпрям ляет, затем оно усиливается усилителем постоянного то ка и поступает на реле, которое срабатывает и таким образом отключает генератор пилообразного напряже ния от следящего гетеродина, а выход каскада управле ния гетеродином подключает к нему. Схема опять пере ходит в режим слежения.
* Спектр напряжений в каналах «Сумма» и «Разность» опре деляется диаграммами направленности двух разнесенных антенн, причем минимуму сигнала в спектре напряжения при соединении на «Разность» соответствует максимум сигнала при соединении на «Сумму».
7* |
99 |
Коррелометры
Одна из особенностей спектрально-гармонических разложений модулированных колебаний — сохранение в них полной информации о фазовых соотношениях и дру гих характеристиках колебаний, а также принципиаль
ная возможность |
точного восстановления хода колеба |
ний в натуральном |
масштабе времени по их спектру. |
Однако во многих случаях такое детальное описание сигнала невозможно. Например, анализируя флюктуационные шумы, указывают только, с какой вероятностью они могут принять то или иное значение в данный мо мент времени. Во многих случаях и полезный сигнал рассматривается как случайная функция. В связи с этим современная теория приема сигналов при наличии шумов строится на основе статистических методов.
При модуляции колебаний флюктуационными шума ми сигнал приходится описывать некоторыми усреднен ными характеристиками, которые не позволяют точно его восстановить, но определяют наиболее важные чер ты этого сигнала.
Простейшие из таких характеристик — среднее значе ние, средний квадрат (полная средняя мощность), дис персия (средняя мощность переменной составляющей сигнала).
Эффективным средством получения информации о временном изменении функции может быть метод корре ляционного анализа, в основе которого лежит использо вание усредненной характеристики процессов, получив
шей название функции |
корреляции. |
|
Если имеется два случайных шумоподобных |
сигнала |
|
«1 (t) и u->(t), в общем |
случае смещенных один |
относи |
тельно другого по шкале времени на величину /3 , то их
функция взаимной корреляции R(t3) |
определится |
фор |
||||
мулой |
|
|
|
|
|
|
|
R(fa ) = U,(t) U2{t + |
tB). |
|
(П6) |
||
Если имеется |
два |
вида одних |
и |
тех же |
колебаний |
|
u(t), смещенных |
одно |
относительно |
другого |
на t3 |
(как |
|
это имеет место в радиолокации непрерывного излуче ния), то функция
R{te) |
= u(t)u(t + ta) |
(117) |
и называется функцией |
автокорреляции. |
|
100
При ^з=0 имеет место совмещение |
колебаний |
и |
||
R(0)=u2(t)—это |
наибольшее |
значение |
функции авто |
|
корреляции, |
равное средней |
мощности |
колебаний. |
Ни |
при каких значениях ^3 оно не может быть превышено. Это упрощает нормировку функции автокорреляции. Ча
сто |
вместо |
R(t3) |
используют безразмерную |
величину |
r(ta)= |
^ | |
——Z^~> |
получившую название |
коэффи |
циента автокорреляции.
Измерив значение корреляционной функции, находят интервал времени и определяют расстояние, скорость или другой параметр. Возможно непосредственное из мерение значений функции корреляции, для чего необ ходимо два сравниваемых сигнала подать на индикатор, напряжение на выходе которого проградуировано в со ответствии с измеряемым параметром (например, в ки лометрах). Но при этом сильное влияние на точность измерений оказывают изменения напряжений питания, коэффициентов усилений каскадов, неохваченных АРУ и т. д.
Более перспективными, по мнению иностранных спе
циалистов, считаются |
компенсационные |
измерения по |
||||
оптимальной |
точке |
корреляционной функции. |
Такой |
|||
точкой может |
быть |
максимум или |
минимум. Для |
этого |
||
в схеме коррелометра |
должна |
быть |
предусмотрена |
|||
возможность регулируемой задержки одного из срав
ниваемых |
сигналов |
по времени. |
Тогда |
текущий |
сдвиг |
|||
по времени между сигналами |
на входе индикатора |
будет |
||||||
x = tn — ta, |
где ta— время |
задержки в индикаторе. |
|
|||||
Если измерение производится по максимуму, то вре |
||||||||
мя задержки tit изменяют |
до |
тех |
пор, пока |
напряжение |
||||
на выходе |
коррелометра |
не |
достигнет |
максимального |
||||
значения. |
Это будет |
при |
t„=ta. |
Тогда |
по |
положению. |
||
ручки, изменяющей время задержки, определяют t3 и, следовательно, параметр.
Сущность этого метода видна из рис. 51. Как пока зано в работе [2], в случае, когда входной сигнал под вержен синусоидальной частотной модуляции, его функ ция автокорреляции имеет форму амплитудно-модули- рованных колебаний и зависит от т также по синусои дальному закону. Поэтому если время задержки to выбрать равным четверти периода средней частоты вход ного сигнала (точка / на рис. 51), то при небольшом
101
уменьшении частоты входного сигнала относительно ее среднего значения задержка окажется несколько мень ше четверти периода колебаний (точка 2) и величина выходного напряжения изменится (точка 2'). При увели чении же частоты задержка станет несколько больше четверти периода колебаний и выходное напряжение изменится в другую сторону (точка 3').
USWJfi
Рис. 51. Зависимость выходного напряжения кор релометра от времени задержки сигнала
Таким образом, выходное напряжение коррелометра своей величиной и знаком определяет уклонение частоты входного сигнала от ее среднего значения. Если в ходе такого изменения частоты вручную пли автоматически изменять время задержки т, то можно добиться, что вы ходное напряжение коррелометра будет поддерживаться постоянным (минимальным или максимальным). На этом принципе и построены коррелометры.
Компенсационный метод позволяет получить мини мальные аппаратурные ошибки, так как в этом случае показания не зависят от амплитуды сигнала и масштаб
измерений |
постоянен. |
|
|
|
|
|||
|
Коррелометры возможны |
двух |
типов: с измерением |
|||||
на |
высокой |
частоте |
(типа Н — несущая) |
и с измерени |
||||
ем |
на частоте |
модуляции |
(типа |
М — модуляция). |
||||
|
Коррелометры типа Н. На рис. 52 приведена струк |
|||||||
турная схема |
коррелометра |
типа |
Н. На |
вход |
первого |
|||
смесителя |
подаются |
напряжения |
отраженного |
сигнала |
||||
и гетеродина. С его выхода сравниваемый сигнал после усиления в первом усилителе промежуточной частоты
102