Файл: Учебник радиометриста флота учебник для школ и учебных отрядов ВМФ..pdf

Рис. 262. Принцип измерения дальности:

а — график работы РЛС; б — непосредственный метод измере­ ния; в — потенциометрический метод; г — фазометрический ме­ тод измерения

Калибраторы вырабатывают серию кратковременных мас­ штабных импульсов, следующих со строго определенной часто­ той. Каждая серия импульсов начинается одновременно с нача­ лом развертки и образует на ней ряд отметок. Вследствие боль­ шой стабильности периода следования импульсов расстояние между двумя соседними отметками на развертке будет строго определенное.

При нормальной скорости развертки положение отметок на ней должно совпадать с делениями шкалы дальномера. Если же их положение не совпадает, то скорость развертки не соответ-

а

Рис. 263. Блок-схема калибратора дальности

ствует нормальной и ее следует откалибровать изменением амп­ литуды развертывающего напряжения в схеме генератора раз­

вертки.

На рис. 263 приведены типовая блок-схема калибратора дальности и графики ее работы.

От модулятора или синхронизатора станции на индикатор поступают кратковременные импульсы, запускающие расшири­ тель канала формирования развертки дальности. Расширитель (обычно ждущий мультивибратор) генерирует отрицательный прямоугольный импульс, длительность которого определяется длительностью прямого хода развертки.

Этот импульс подается на схему формирования развертки и на калибратор дальности, первым каскадом которого является генератор с контуром ударного возбуждения, представляющий собой генератор затухающих синусоидальных колебаний. Зату­ хание контура выбирается малым; колебания в контуре сущестт вуют во все время действия отрицательного импульса расшири­ теля. По окончании этого импульса колебания в контуре прекра­ щаются. Таким образом, синусоидальные колебания генериру­

271

ются в течение всего прямого хода развертки дальности, а воз­ никновение их во времени совпадает с началом прямого хода развертки.

Эти колебания подаются на двусторонний ограничитель, пре­ образующий синусоидальное напряжение в прямоугольные им­ пульсы.

Прямоугольные импульсы поступают на дифференцирующую цепь, где преобразуются в отрицательные импульсы обеих поляр­ ностей. Для исключения импульсов ненужной полярности про­ дифференцированные импульсы подают на ограничитель.

Врезультате такого преобразования на выходе калибратора получается серия остроконечных импульсов со строго определен­ ной.частотой следования.

Для калибровки развертки выход калибратора подключается ■

квертикально отклоняющим пластинам ЭЛТ, в результате чего на развертке появляются калибрационные отметки в виде остро­ конечных импульсов (рис. 263,6). Для получения яркостных от­ меток (рис. 263, в) импульсы с выхода калибратора можно пода­ вать на катод трубки, если они отрицательной полярности, или на ■управляющий электрод, если они положительной по­ лярности.

ВИКО калибровочные импульсы часто используют для соз­ дания электрической шкалы. Образуемые ими на радиальной развертке яркие точки при вращении развертки вычерчивают дистанционные кольца. Так как расстояние между отметками вполне определенное, то с помощью этих колец можно сделать грубый отсчет дальности, так же как по графически нанесенной шкале.

Определение дальности до цели с помощью электрической или графически нанесенной шкалы называется непосредствен­ ным методом определения дальности. При определении даль­ ности этим методом получаются большие ошибки, источником которых является не только нестабильность масштаба развертки, но и ее нелинейность, а также неточность отсчета дальности вследствие ограниченного числа делений на шкале. Поэтому этот метод применяется только в станциях обнаружения для грубого отсчета дальности.

Точное измерение дальности может быть осуществлено только с применением специальных электронных схем, выраба­ тывающих короткие импульсы с регулируемым временем за­ держки, которые, будучи поданными на вертикально отклоняющие пластины или управляющий электрод трубки, образуют подвиж­ ные отметкй дальности — электрические измерительные визиры. Время запаздывания отраженных сигналов измеряется совмеще­ нием измерительных визиров с отметкой цели. Вводимое при этом время задержки измерительного визира относительно мо­ мента начала развертки может быть измерено и затем пересчи­ тано в расстояние до цели.

272

В зависимости от способа создания временной задержки из­ мерительных визиров различают два метода измерения даль­ ности: потенциометрический и фазометрический.

При первом методе измерения дальности регулируемая вре­ менная задержка измерительного визира создается изменением вспомогательного напряжения, по величине которого в момент совмещения визира с отметкой цели и определяют время запаз­ дывания сигнала (рис. 262, а).

Фазометрический метод отличается от потенциометрического тем, что создание временной задержки визира и определение ее величины производятся изменением фазы синусоидального нап­ ряжения эталонной частоты (рис. 262,6).

Потенциометрический метод измерения дальности основан на работе схемы сигнал-селектора, позволяющей измерять величину напряжения развертки в момент приема отраженного сигнала. Так как скорость изменения напряжения развертки известна, то по величине напряжения развертки в момент приема отражен­ ного сигнала легко определить время запаздывания отметки цели относительно начала развертки.

Схема сигнал-селектора представлена на рис. 264. Через пе­ реходной конденсатор С{ на сетку лампы подается пилообразное напряжение развертки. Нормально лампа заперта положителш ным смещением, подаваемым на катод с потенциометра R, и на ее аноде удерживается высокий потенциал. Когда пилообразное напряжение, возрастая, превысит напряжение смещения, лампа открывается и потенциал ее анода резко падает. По окончании действия пилообразного напряжения лампа снова запирается и потенциал анода принимает прежнее значение. На аноде лампы, таким образом, образуется отрицательный импульс напряжения. Для придания ему прямоугольной формы конденсатор С] шун­ тируют сопротивлением R\.

273

Момент срабатывания схемы определяется величиной прило­ женного на катод смещения, поэтому сопротивление R позволяет регулировать время задержки переднего фронта формируемого

импульса.

При подаче выработанного схемой сигнал-селектора им­ пульса на вертикальные отклоняющие пластины на л и н и и раз­ вертки образуется измерительный визир. При изменении напря­ жения смещения на катоде лампы полученный визир будет пере­ мещаться по развертке, так как время его задержки относи­ тельно начала развертки будет изменяться, причем каждому по­ ложению ползунка потенциометра R будет соответствовать опре­ деленное напряжение смещения и, следовательно, определенное положение визира на развертке. По углу поворота движка по­ тенциометра определяют время задержки селекторного им­ пульса, а следовательно, и дальность до цели, поэтому этот метод и получил название потенциометрического.

Потенциометр R называют потенциометром дальности; он представляет собой проволочный потенциометр с секционной или сплошной намоткой. Так как напряжение развертки изменяется экспоненциально, то для сохранения пропорциональности оборо­ тов штурвала дальности, которым перемещается ползунок по­ тенциометра дальности, величине развертывающего напряжения намотку потенциометра делают такой, чтобы ее сопротивление изменялось также по экспоненциальному закону.

Функциональная схема измерения дальности потенциометри­ ческим методом показана на рис. 265. Она состоит из индика­ тора дальности и схемы сигнал-селектора. В схему сигнал-се­ лектора входят генератор развертки /, сигнал-селектор 2 со схе­ мой формирования селекторного импульса 3. Потенциометр дальности 4 вынесен отдельно и механически связан со счетчи­ ком дальности 5. Ползунок потенциометра перемещается штур­

валом дальности 6.

Селекторный импульс, выработанный этой схемой, подается на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ индикатора даль­ ности. В момент своего появления он отклоняет электронный луч, и на линии развертки образуется измерительный визир (строб). Форма строба может быть различной, чаще приме­ няется визир прямоугольной формы, который называют ко­

лодцем.

При вращении штурвала 6 время задержки строба относи­ тельно начала развертки изменяется, благодаря чему его перед­ ний фронт перемещается по линии развертки. За каждый оборот штурвала напряжение смещения изменяется на одинаковую ве­ личину, перемещая передний фронт строба на одинаковое рас­ стояние. Поэтому счетчик 5 градуируется в единицах дальности, и по его шкале отсчитывают расстояние до цели. Показания счетчика будут соответствовать точной дальности, когда перед­ ний фронт строба совмещен с началом отметки цели,

274

Потенциометрический метод измерения дальности дает мень­ шие ошибки измерения, чем непосредственный. Однако точность измерения еще недостаточно высока. Основная причина ошибок при измерении этим методом заключается в трудности изготов­ ления потенциометра дальности, сопротивление которого точно воспроизводило бы закон изменения напряжения развертки.

§7. Фазометрический метод измерения дальности

Воснове измерения дальности этим методом лежит измере­ ние времени задержки между импульсами посредством измене­ ния фазы синусоидального напряжения эталонной частоты.

Функциональная схема измерения времени задержки этим методом представлена на рис. 266. Она состоит из генератора

напряжения эталонной частоты 1, схемы расщепления фазы 2, фазовращателя 3 и усилителя 4.

Для повышения точности измерения в качестве генераторов эталонной частоты применяются кварцевые генераторы, обла­ дающие высокой стабильностью работы. Синусоидальное напря­ жение с выхода кварцевого генератора подается в схему форми­ рования основных импульсов и в схему задержки. С выхода схемы задержки напряжение, сдвинутое по фазе, подается в схе­ му формирования задержанных импульсов.

Фазы эталонного напряжения изменяются с помощью, фазо­ вращателя, для чего применяются, как правило, емкостные фазо-

275

вращатели. Для работы емкостного фазовращателя к нему под­ водят четыре напряжения, каждое из которых сдвинуто относи­ тельно последующего на 90°. Получают эти напряжения с по­ мощью схемы расщепления фазы. Для усиления амплитуды вы­ ходного напряжения емкостного фазовращателя служит уси­ литель.

Приведенная на рис. 266 схема дает возможность получить два синусоидальных напряжения со сдвигом фаз, величину кото­ рого можно изменять поворотом ротора фазовращателя. Оба эти напряжения используются для формирования импульсов,

Д л я ф о р м и р о в а н и я З а д е р ж а н н ы х и м п у л ь с о в

Рис. 266. Схема измерения времени задержки с помощью фазовращателя

Так как сдвиг по фазе выражается в несовпадении во временя одинаковых фаз обоих напряжений, то формируемые из этих напряжений импульсы также не совпадают по времени. Время задержки одного импульса относительно другого зависит от по­ ложения ротора фазовращателя и, следовательно, может быть определено по углу его поворота.

Функциональная схема фазометрического метода измерения дальности представлена на рис. 267. Основное напряжение гене­ ратора эталонной частоты 1 используется для синхронизации работы схемы запуска станций 2, чтобы момент излучения и начало развертки происходили всегда в определенной фазе эта­ лонного напряжения, а задержанное напряжение используется для формирования измерительного визира 3. При вращении ро­ тора фазовращателя изменяется сдвиг фаз между обоими нап­ ряжениями и импульс измерительного визира перемещается по линии развертки. Совмещая его с отметкой цели, по углу пово­ рота ротора фазовращателя можно измерить время запаздыва­ ния отраженного сигнала относительно момента излучения.

276

За один оборот ротора фаза напряжения на выходе фазо­ вращателя изменяется на 360°, что вызывает задержку измери­ тельного визира относительнб момента излучения на время, рав­ ное одному периоду колебаний эталонного напряжения. Если учесть, что за это время энергия проходит в пространстве рас­ стояние, равное длине волны колебаний эталонной частоты, то дальность до цели можно непосредственно измерить по углу по­ ворота ротора фазовращателя с помощью счетчика, связанного с ним механической передачей и отградуированного в единицах дальности.

Рис. 267. Функциональная схема фазометрнческого метода измерения даль­ ности

Чем выше частота колебаний, вырабатываемая генератором эталонной частоты, тем меньшему расстоянию" соответствует один оборот ротора фазовращателя и, следовательно, точность изме­ рения дальности выше. Практически частота эталонного напря­ жения выбирается в пределах 80—82 кГц, что соответствует даль­ ности 10 каб (с учетом прохождения сигнала в прямом и обрат­ ном направлениях). Так как дальность до цели обычно превы­ шает это расстояние, а изменение фазы напряжения эталонной ча­ стоты возможно только в пределах одного периода, то фазомет­ рический метод применяется только в индикаторах точной даль­ ности. На экранах трубок таких индикаторов просматривается лишь часть пространства в пределах длины волны колебаний эталонной частоты. Для просмотра всего пространства вместе с индикаторами точной дальности применяются индикаторы малой точности (грубой дальности), использующие потенциометрический метод измерения дальности.

277