Файл: Калинчук, Б. А. Анализаторы инфразвуковых случайных процессов.pdf

нием неравномерное движение носителя вызывает не только нару­ шения временной стабильности масштаба воспроизведения, но и амплитудные искажения сигнала.

Широко используемыми методами предварительной модуляции сигналов являются ЧИМ и ШИМ. Каждый из этих методов имеет определенные преимущества, реализуемые в конкретных ЛПМ, на определенном электронном оборудовании и при выбранных пара­ метрах магнитной записи. С точки зрения коэффициента использо­ вания, определяемого отношением высшей модулирующей частоты к граничной частоте СМУ, предпочтительнее оказывается ЧИМ. Однако при проектировании СМУ с петлевыми ЛПМ, имеющими ко­ эффициент колебания скорости более 1—2%, для получения мень­ шего относительного уровня помехи целесообразнее использовать ШИМ. Разновидность ШИМ — односторонняя широтно-импульс­ ная модуляция (ОШИМ) — предполагает пропорциональное пре­ образование мгновенной ординаты модулирующего сигнала в дли­ тельность импульса, причем частота следования и амплитуда им­ пульсов постоянны. В свою очередь, перспективная модификация ОШИМ — односторонняя широтноимпульсная модуляция 1 рода (ОШИМ-1) — выполняет преобразование, состоящее в том, что не­ модулированные фронты импульсов появляются с тактовой часто­ той, а длительность импульсов пропорциональна ординате модули­ рующего сигнала в момент появления модулированного фронта. Существенным достоинством ОШИМ-1 является наличие в спектре модулированного сигнала спектральных составляющих модули­ рующего напряжения при отсутствии их гармоник. Это обстоятель­ ство позволяет использовать при восстановлении сигнала метод демодуляции «по отношению» с помощью фильтра нижних частот.

Рассмотрим насколько вариантов построения СМУ, в основу которых положены различные методы создания относительных вре­ менных сдвигов регистрируемых сигналов. Одним из наиболее про­ стых и поэтому часто используемых является метод, связанный с ис­ пользованием одной перемещаемой магнитной головки. Анализи­ руемые сигналы предварительно записываются либо на одну маг­ нитную ленту, намотанную на две кассеты («разомкнутый носитель» по терминологии С. П. Хлебникова), либо на склеенную в беско­ нечное кольцо («замкнутый носитель»). Считывание сигналов с дви­ жущейся с постоянной линейной скоростью ленты производится двумя воспроизводящими головками. Принцип создания перемен­ ной задержки состоит в следующем (рис. 1-32). Головка М Г Х же­ стко крепится на станине лентопротяжного механизма, а головка

МГ 2 помещается на подвижной платформе, которая вручную (чаще всего с помощью микрометрического винта) или автоматически пе­ ремещается вдоль магнитного носителя. При перемещении головки

МГ 2 угол охвата ее магнитной лентой должен обеспечиваться не­ изменным; это условие реализуется с помощью специальных на­ правляющих роликов Р х, Р 2, установленных на подвижной плат­ форме ПП.

68

Особенностью этого варианта выполнения устройства задержки

устранения этого явления в СМУ подобного типа запись сигналов производится двумя записывающими головками, разнесенными по станине на расстояние Л/тіп между головками воспроизведения М Г Х и М Г 2. При этом запись на ленте имеет вид, представленный на рис. 1-33.

В качестве записывающих головок применяются универсальные многодорожечные магнитные головки. При этом на носитель запи­ сываются не только анализируемые сигналы, но и информация, поступающая по служебным каналам: метки начала и конца записи, команды автоматического пуска и остановки, звуковое сопровож­ дение (речевые команды и комментарии) и т. п.

Текущая величина временного сдвига определяется здесь по формуле:

М — Д/п

V

где V — скорость протяжки носителя.

Магнитная лента не является единственным видом носителя ин­ формации, используемым в СМУ; здесь широко используются также барабаны специальной конструкции с нанесенным на них слоем магнитного покрытия. В реально выполняемых барабанах это по­ крытие содержит 80% Со и 20% Ni. Часто для покрытий применяют оксидные дисперсные порошковые носители вида а = Fe20 3, ко­ торые путем дополнительной термической обработки превращаются

вмагнитное соединение у — Fe20 3.

Вотличие от записи на магнитную ленту, выполняемую контакт­ ным способом (лента плотно прилегает во время движения к маг­ нитной головке), запись на барабан осуществляется бесконтактным методом, при котором между записывающей головкой и покрытием барабана остается воздушный зазор порядка 10—30 мкм. При вра­ щении барабана вокруг продольной оси в нем возникают паразит­ ные радиальные колебания; кроме того, неоднородность покрытия, неравномерность по толщине слоя порошка приводят к флуктуа­ циям зазора между поверхностью барабана и неподвижно закреп­

69

ленной магнитной головкой. Оба эти эффекта вызывают практически неизбежную паразитную амплитудную модуляцию (ПАМ) при за­ писи и воспроизведении сигналов. Существуют методы уменьше­ ния ПАМ, основанные на использовании «плавающей магнитной головки», следящей за колебаниями зазора. Часто метод слежения основан на использовании аэродинамических свойств головки, на­ ходящейся над быстро вращающейся поверхностью (метод приго­ ден при постоянстве угловой скорости вращения барабана).

В качестве примера использования магнитного барабана в уст­ ройствах создания временного сдвига сигналов путем смещения одной головки относительно другой рассмотрим аппарат задержки

л

времени для инфразвукового диапазона частот типа АМЗ-16 [107]. Блок-схема аппарата показана на рис. 1-34. Для уменьшения влияния паразитной амплитудной модуляции за счет флуктуаций ширины зазора между головками и поверхностью барабана в аппа­ рате АМЗ-16 с помощью частотных модуляторов ЧМ1 и ЧМ2 про­ изводится преобразование амплитудно-модулированных сигналов в сигналы с частотной модуляцией. Преобразованные сигналы уси­ ливаются усилителями записи У31 и У32 и записываются на барабан головками М П , МГ2. Считывание сигналов с барабана произво­ дится головками МГЗ, МГ4, в которых при вращении барабана наводится э. д. с. Считывающая головка М Г3 укреплена на вращаю­ щемся кольцевом поводке, движение которому передается от син­ хронного двигателя Д2. Вращение магнитного барабана осущест­ вляется от самостоятельного синхронного двигателя Д1. Считанные с барабана сигналы ограничиваются по амплитуде ограничителями Огрі, Огр2 (для дальнейшего уменьшения влияния ПАМ), демоду-

70

лируются узлами ДМ1, ДМ2 и усиливаются усилителями низкой частоты УНЧ1 и УНЧ2. Для обеспечения высокой стабильности скорости вращения обоих двигателей в качестве источника их пи­ тания используется камертонный генератор КГ. Принятые меры позволили снизить амплитудные флуктуации до 2%.

Скорость разворачивания времени задержки регулируется в ап­ парате как изменением скорости вращения барабана, так и измене­ нием скорости перемещения головки воспроизведения. Для этой цели в АМЗ-16 предусмотрены делители частоты ДЧ и усилители мощности УMl, УМ2, позволяющие ступенчатым образом менять

Рис. 1-35. Двухпетлевое магнитофонное устройство со сме­ щаемыми кольцами

скорости вращения двигателей Д1 и Д2. Стирание записи осущест­ вляется с помощью головок МГ5, МГ6 управляемых от генера­ тора Г.

Конструктивно аппарат задержки времени выполнен в виде двух стоек. Максимальное время задержки в диапазоне частот 5—-100 гц составляет 1 сек. Номинальный уровень входного сигнала 3, 16 в, выходного —1 в. Аппарат имеет следующие скорости разворачива­ ния времени задержки: 1,25; 2,5; 5,0; 10; 12,5; 20; 25; 50, 100 м-сек/мин при неравномерности скорости разворачивания

АѴ/Ѵ = 2%.

Во ВНИИМ им. Д. И. Менделеева для коррелометра, описанного в [98], разработано устройство ввода магнитофонного типа, пред­ назначенное для предварительной регистрации подлежащих ана­ лизу инфразвуковых случайных сигналов и создания их относи­

71

тельного временного сдвига. Запись сигналов производится мето­ дом ОШИМ-1 на разомкнутый магнитный носитель, транспорти­ руемый с кассеты на кассету со скоростью 4,76 см/сек (рис. 1-35). Время непрерывной записи информации при запасе ленты 100 м составляет 35 мин. Затем информация переписывается на два бес­ конечных кольца, причем скорость транспортирования ленты на кассетах увеличивается в 10 раз (до 47 см/сек), а линейная скорость ленты колец составляет 4,7 см/сек. Такой режим перезаписи обес­ печивает транспонирование спектров сигналов в 10 раз в сторону высоких частот. Время перезаписи и последующего воспроизведе­ ния сигналов с колец составляет 30 сек. Относительный сдвиг за­ писанных сигналов перед вводом их в статистический анализатор

Рис. 1-36. Двухпетлевое магнитофонное устройство с пятью воспро­ изводящими головками

осуществляется путем линейного перемещения одного кольца маг­ нитной ленты относительно другого с помощью механических устройств грубого и точного сдвига. Величина сдвига выставляется по отсчетному устройству, лимб которого установлен на панели лентопротяжного механизма. Отсчетное устройство представляет собой редуктор с большим передаточным отношением, собранный из стальных разрезных шестеренок. Выход редуктора связан через электромагнитную муфту и ременную передачу с тон-валом коль­ цевого тракта. В режиме воспроизведения сдвиг контролируется по электронному счетчику путем подсчета числа импульсов, запи­ санных на служебные дорожки носителя. Период следования им­

пульсов составляет 625 мксек. Габариты устройства — 512 х 616 X X 300 мм, вес — 35 кг. В качестве носителя информации приме­ няется магнитная лента типа 2 шириной 6,25 мм, толщиной 55 мкм.

Модификацией рассмотренного устройства является СМУ, также

72