Радиотехническая аппаратура высокоточного контроля геометрической формы плотин гидроэлектростанций - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Радиотехническая аппаратура высокоточного контроля геометрической формы плотин гидроэлектростанций

Разработка радиотехнического метода и аппаратуры высокоточного контроля геометрической формы плотин гидроэлектростанций. Обоснование радиотехнического метода измерений точных расстояний. Узлы точного дальномера. Определение абсолютного значения дальности.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Обоснование радиотехнического метода измерений точных расстояний
2. Основные узлы точного дальномера
2.2 Функциональная схема системы фазовой автоподстройки частоты...
2.5 Оценка основных параметров ФАПЧ
2.7 Генератор управляемый напряжением
3. Определение абсолютного значения дальности
4. Технико-экономическое обоснование
5. Безопасность и экологичность разработки
5.1 Действие ЭМП на организм человека
Гидротехнические сооружения гидроэлектростанций представляют собой объекты повышенной опасности, поэтому постоянное наблюдение за их состоянием, контроль геометрических и физико-механических параметров минимальное необходимое требование, обеспечивающее безопасность и надежность работы этих сооружений в течение всего эксплуатационного срока.
Естественно, что крупные строительные конструкции нуждаются в оперативных оценках их состояния по большому числу физических параметров и по многим контрольным точкам, разнесенным в пространстве и времени.
Системно подобная задача может быть решена лишь при комплексном внедрении автоматизированных средств контроля и измерений с использованием современных достижений вычислительной техники, радиоэлектроники и связи.
Между тем сегодня многие гидротехнические сооружения крупных гидроэлектростанций России, используют технику наблюдения, относящуюся к поколению 30-летней давности по состоянию на начало их строительства, что не отвечает требованиям безопасности работы этих сооружений с учетом старения во времени материалов и деталей строительных конструкций.
Одним из параметров контроля и мониторинга гидротехнических сооружений гидроэлектростанций является оценка прочностных характеристик, по геометрической форме плотины (створа), для которой при воздействии различных внешних факторов (чередование времен года, изменение уровня водохранилища, сейсмических воздействий и др.) необходимо измерять перемещение отдельных участков гребня плотины. Существует несколько методов контроля геодезического створа сооружений гидроэлектростанций, которые включают в себя различные варианты реализаций:
· струнный створ - закладывается внутри плотины вдоль галерей и представляет собой подвешенную на береговых анкерах стальную струну, защищенную асбестовым трубопроводом. Для снижения провисания, струна подвешивается на поплавках через определенное расстояние, порядка 20 метров. Координаты смещения стенки трубы относительно струны измеряются вручную или с помощью оптических, индуктивных и емкостных датчиков, расположенных вдоль плотины. Используется на большинстве гидроэлектростанций;
· оптический створ - представляет собой метод оптической пеленгации точеных источников света (лазеров, и т.п.), расположенных в дискретных точках вдоль кромки плотины;
· дифференциальный створ - если плотина состоит из нескольких десятков блоков (плотина Зейской ГЭС), относительное смещение которых под напором воды определяет в целом контур верхней кромки, то возможным вариантом измерительного створа может быть способ дифференциального измерения относительных смещений строительных блоков с использованием датчиков перемещения;
разностно-дальномерный метод - в этом методе вдоль створа устанавливаются маломощные радиомаяки (радиоточки), а их координаты пеленгуются с берега фазовым радиопеленгатором в виде двух разнесенных по горизонтали приемных антенн и фазометра;
дальномерный метод - по этому варианту прием сигналов радиомаяков осуществляется в одной точке. При этом измеряется разность фаз между опорным сигналом местного гетеродина приемника и принимаемого сигнала от выбранного радиомаяка.
Системы глобального позиционирования ГЛОНАСС и GPS пока не отвечают заданным требованиям точности. В перспективе с применением методов накопления и обработки информации со спутников, контрольно-корректирующих базовых станций и дополнительных устройств потребителя, станет возможным достигнуть высокой и достаточной для заданной в ТЗ точности измерений. В настоящее время, использование дифференциальной поправки, основанной либо на геостационарных спутниках, либо на наземных базовых станциях, даже с накоплением дает точность в десятки сантиметров (10-50 см).
Наиболее перспективным является радиотехнический метод. Как будет показано ниже, при рассмотрении предлагаемого метода, с его помощью можно достигнуть малых значении инструментальной погрешности, что позволит более детально и быстро следить за состоянием тела плотины, накапливать статистические данные о створе, оценивать риски и реагировать на них до происшествия возможных чрезвычайных ситуаций, то есть предсказывать поведение створа.
Целью работы является разработка радиотехнического метода и аппаратуры высокоточного контроля геометрической формы плотин гидроэлектростанций и включает в себя, в том числе, следующие задачи исследования :
1. Обоснование радиотехнического метода измерений точных расстояний;
2. Функциональная схема системы фазовой автоподстройки частоты;
4. Оценка основных параметров ФАПЧ;
5. Безопасность и экологичность разработки;
6. Технико-экономическое обоснование
Практическая значимость и внедрение результатов исследований:
Проведение вышеперечисленных исследований позволит создать высокоточный метод измерения расстояния (смещений) и оборудование контроля над створами плотин или другими малоподвижными объектами которым требуется мониторинг и оценка их прочностных параметров.
1 . Обоснование радиотехнического метода измерений точных расстояний
Для оценки прочностных характеристик и мониторинга геометрических параметров плотин гидроэлектростанций, при воздействии внешних факторов, необходимо измерять перемещение отдельных участков гребня плотины по всей длине. Одним из перспективных способов измерения перемещения гребня плотины может быть радиотехнический метод, основанный на измерении задержки радиосигнала от опорной точки расположенной ниже плотины на 0,5ч1 км, где расположена приемопередающая антенна, до контрольных точек на гребне плотины, в которых установлены отражающие антенны.
Реализация этого метода требует достаточно высокой точности измерения величины задержки сигнала. Так, для обеспечения точности измерения расстояния в 1 мм и точнее необходимо измерять задержку радиосигнала с погрешностью менее 3 пс, что соответствует погрешности измерения фазы радиосигнала частотой 1ГГц не более 1,2є.
Достижение инструментальной точности в 1 мм стандартными средствами радиотехнических методов дальнометрии добиться очень тяжело, поэтому предлагаемый метод специально разрабатывался для заданных требований точности, и не имеет выявленных аналогов при проведении патентного поиска.
Рассматриваемый метод условно разделим на две части:
· определение абсолютного расстояния между антеннами, предполагается использовать проверенные и отработанные принципы спутниковых навигационных систем (ГЛОНАСС/GPS), а именно измерение задержки при помощи шумоподобных сигналов псевдослучайной последовательности для определения дальности. Синхронизацию по времени обеспечит система ГЛОНАСС/GPS;
· принцип измерения приращения дальности, осуществляется приращением частоты первичного сигнала радиоизлучения, при условии постоянной фазы сигнала принимаемого от объекта переизлучения, в точке излучения первичного радиосигнала. Это условие выполняется таким изменением частоты первичного радиоизлучения, чтобы разница фаз принимаемого сигнала от объекта переизлучения и первичного излучения была равна нулю.
В данной работе мы более подробно остановимся на второй части - принципе измерения приращении дальности, за счет которого как раз и обеспечивается заданная в ТЗ точность.
Реализация принципа измерения приращения дальности осуществляется генератором частоты первичного радиоизлучения управляемого устройством фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) по сигналу рассогласования принимаемого от объекта переизлучения.
Структурная схема измерителя приращения представлена на рис. 1.
Рисунок 1 - Структурная схема измерителя приращения: ГУН - генератор управляемого напряжения; ФД - фазовый детектор; УС - усилитель; СД - синхронный детектор; И - интегратор напряжения рассогласования; Ч - частотомер; К - коммутатор переизлучающей антенны установленной на точке переизлучения; ЭВМ - процессор обработки результата наблюдения.
Генератор управляемого напряжения (ГУН) подает на излучающую антенну синусоидальный сигнал, длина волны которого подобрана так, чтобы между излучающей антенной и отражающей укладывалось целое число длин волн, а сама длина волны была больше чем максимальное смещение плотины, то есть по ТЗ больше 100 мм. Следовательно, частоту ГУН следует выбрать в пределах 1ч3 ГГц.
На плотине предполагается использовать определенное количество отражающих антенн установленные через заданные промежутки расстояния. Выбор отражающей антенны происходит с помощью устройства управления, которое опрашивает антенны соответствующим двоичным кодом по отдельному каналу связи.
Двоичный код от управляющего устройства, через отдельный канал связи, поступает на коммутационный блок отражающей антенны и модулирует сигнал, пришедший по главному каналу связи от приемопередающей антенны, служит для подтверждения работы выбранной отражающей антенны.
Коммутатор, получив этот двоичный код, будет изменять фазу излучаемого сигнала главного канала для определения приращения дальности на 180є по меандру. Изменение фазы в коммутирующем блоке необходимо для упрощения и возможности реализации устройства усиления сигнала после фазового детектора приемника, так как на выходе фазового детектора появится переменное напряжение. Коммутатор будет представлять собой устройство замыкания и размыкания антенны на землю.
Измеряемое расстояние (впоследствии измеряемое приращение расстояния) может быть определено по полной фазовой задержке сигнала излучения прошедшего путь от фазового центра излучающей антенны (ФЦИ) до фазового центра отражающей антенны (ФЦО), установленной на точке наблюдения, и обратно.
Таким образом, измеряемое расстояние D равно:
где с - скорость распространения электромагнитной волны;
Работа ФАПЧ при интегральном законе регулирования обеспечивает значение за счет изменения частоты ГУН , поэтому согласно (1) получаем:
откуда, приращение дальности d равно:
Обобщенно, последнее выражение представим в виде:
Таким образом, при частоте радиоизлучения 2 ГГц () и дальности 1 км, приращение частоты генератора с ФАПЧ будет:
или на 1 мм приращения расстояния d будет приращение частоты = 2 кГц, что дает нам максимальное значение перестройки ГУН равное ±200 кГц при центральной частоте ГУН 2 ГГц.
Чтобы добиться значений в пределах допустимой погрешности полосу частот выходного сигнала ГУН ограничим необходимым максимальным значением перестройки.
Для заданной в ТЗ точности определения расстояния 1 мм, ФАПЧ должен обеспечивать точность измерения фазы с погрешностью:
что для средней частоты ГУН равной 2 ГГц составляет:
Частотомер не придется разрабатывать специально, так как параметры известных серийных частотомеров удовлетворяют требованиям инструментальной точности измерения. Частотомер Ч3-85/3R имеет точность измерения частоты Гц за период 20 лет, что составляет погрешность 5 Гц. Составляющая инструментальной погрешности измерения приращения d за счет погрешности частотомера не превысит 5 мкм, что предопределяет перспективность измерений приращения дальности радиоволновым методом. Достигается такая точность использованием встроенного рубидиевого стандарта частоты. При необходимости достижения долговременной стабильности опорного источника возможна синхронизация рубидиевого генератора по сигналам систем ГЛОНАСС/GPS с помощью внешнего или встраиваемого в частотомер приемника. Синхронизация осуществляется раз в сутки путем усреднения, что позволяет избежать увеличения кратковременной нестабильности рубидия.
Другой существенной составляющей погрешности измерения приращения расстояния является многолучевость распространения радиосигнала, которая обусловлена переотражением радиосигнала от окружающей обстановки, в частности отражение от поверхности воды на нижнем бьефе плотины, от меняющейся береговой обстановки и прочих посторонних отражающих объектов. Для снижения этой составляющей погрешности необходимо сужать диаграмму направленности антенны, что приводит к соответствующему увеличению габаритов антенн.
Для рабочих частот 1ч3 ГГц реально реализовать антенны с коэффициентом усиления 20ч23 дБ, что соответствует ширине диаграммы направленности порядка 30є. Посчитаем приблизительно усиление антенны
Переотражающие объекты, находящиеся за пределами диаграммы направленности приемопередающей и переизлучающей антенны, будут создавать мешающие сигналы, напряжение в которых в 100 и более раз меньше напряжения основного канала, что приведет к изменению фазы регистрируемого сигнала в пределах ±1є. Согласно соотношению (1) при диапазоне измерения мм на частоте 2 ГГц приращение дальности при приращении фазы сигнала на ±1є будет:
Погрешность измерения приращения дальности обусловленная многолучевостью радиоканала определяется шириной диаграммы направленности антенн и может быть уменьшена увеличением частоты или увеличением размеров антенны.
Многолучевость подавляется за счет уменьшения ширины диаграммы направленности антенны. Отраженные сигналы, пришедшие от других объектов, подавляются антеннами в 100 раз, так как коэффициент усиления антенны больше 20 дБ.
Следует учитывать, также составляющую погрешности измерения приращения расстояния от изменения скорости распространения радиоволны при изменении параметров атмосферы: температуры, давления, влажности и прочих параметров. Эта составляющая однозначно входит в погрешность измерения дальности, а значит и в погрешность измерения приращения дальности. Учет этой погрешности может быть осуществлен введением одной или двух, дополнительных отражающих антенн, установленных на берегу с известным расстоянием между ними и приемопередающей антенной. Это делает известной частоту ГУН для данных антенн, и если частота не будет таковой, то получаемая программно разница между ними внесется процессором как поправка во все измерения.
2 . Основные узлы точного дальномера
Оценим требуемую мощность в излучающей антенне для максимального расстояния прохождения сигнала.
Сигнал, излучаемый приемопередающей антенной, отражается от пассивной отражающей антенны и приходит снова на приемопередающую антенну.
Плотность потока мощности у отражающей антенны будет:
где G и - коэффициент усиления приемопередающей антенны;
D - расстояние от приемопередающей антенны до отражающей;
Мощность на отражающей антенне будет:
где G о - коэффициент усиления отражающей антенны;
Плотность потока мощности, создаваемая отражающей антенной на приемопередающей, будет равна:
а мощность сигнала в приемопередающей антенне:
где G п = G и - коэффициент усиления приемопередающей антенны.
Для численной оценки мощности сигнала на приемной антенне принимаем л=0,15 м; P и =0,1 Вт; G о = G и =23 дБ; D= 1000 м.
2.2 Функциональная схема системы фазовой автоподстройки частоты
Функциональная схема системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) показана на рисунке 2. Система стабилизирует частоту подстраиваемого генератора (ПГ) по сигналу с высокостабильного эталонного генератора (ЭГ).
Объектом управления в системе ФАПЧ является ПГ, частота колебаний (или фаза) напряжения которого изменяется в зависимости от напряжения, вырабатываемого управляющим элементом (УЭ), при этом напряжение ПГ остается неизменным. Частота напряжения ПГ является выходным сигналом системы ФАПЧ. На систему действует напряжение от эталонного генератора с частотой щ э , этот сигнал является управляющим воздействием. Измерителем рассогласования является фазовый детектор (ФД), выходной сигнал которого, является нелинейной периодической функцией разности фаз сигналов подаваемых от ПГ и ЭГ. Сигнал с ФД через фильтр нижних частот (ФНЧ) подается на УЭ, который перестраивает частоту ПГ, приближая её к частоте ЭГ. В установившемся режиме в системе устанавливается постоянная разность фаз между напряжениями u э и u г , при этом напряжение на выходе ФД также будет постоянным, в результате чего частота сигнала с ПГ окажется равной частоте сигнала с ЭГ.
Рисунок 2 - Функциональная схема ФАПЧ
Начальное рассогласование частот от ЭГ и ПГ
где щ э - начальная частота сигнала ПГ.
После включения системы ФАПЧ частота сигнала ПГ
Составляющая щ гу возникает из-за перестройки частоты ПГ и определяется выражением
где k г - коэффициент передачи ПГ по частоте;
k Д - коэффициент, равный максимальному напряжению на выходе ФД;
ц - разность фаз напряжений ЭГ и ПГ.
Для простоты принято, что ФНЧ отсутствует и напряжение с ФД подается на УЭ. Величина
имеющая размерность круговой частоты, определяет максимальное допустимое рассогласование частот , которое может быть скомпенсировано в системе ФАПЧ, эту величину называют полосой удержания системы. С учетом выражений (16) и (17) частота сигнала с ПГ (15) оказывается равной
Разность фаз сигналов с ЭГ и ПГ определяется выражением
где ц 0 - начальное значение разности фаз.
Из последнего выражения следует, что
В установившемся режиме разность фаз ц - постоянная величина, поэтому частота сигнала ПГ равна частоте сигнала ЭГ, т. е. ошибка стабилизации частоты сигнала ПГ равна нулю.
Подставив в выражение (20) формулу (18), получим нелинейное дифференциальное уравнение для системы ФАПЧ:
Уравнение (21) является основным дифференциальным уравнением системы ФАПЧ; из этого уравнения следует, что в любой момент времени алгебраическая сумма разности частот и расстройки является постоянной величиной, равной начальному рассогласованию частот сигналов ЭГ и ПГ.
Для разрабатываемой системы использование ЭГ и ФНЧ не потребуется, схема ФАПЧ (рис. 3) будет включать в себя помимо ФД, так же синхронный детектор (СД) и усилитель переменного напряжения (УС). Управляющим элементом будет интегратор (И).
Рисунок 3 - Функциональная схема ФАПЧ
Так как сигнал очень слабый, то после ФД будет стоять усилитель переменного напряжения, которое будет создаваться на отражающей антенне при помощи коммутатора путем замыкания и размыкания антенны на землю по заданной меандровой последовательности (коду), которая также служит идентификатором отражающей антенны.
Синхронный детектор сравнивает усиленное переменное напряжение с сигналом управляющим коммутатором и на выходе получается разность фаз этих сигналов, которая идет на интегратор, а он в управляет изменением частоты в ГУН.
Фазовым детектором (ФД) называется устройство, служащее для создания напряжения, изменяющегося в соответствии с законом изменения фазы входного напряжения. Если на вход ФД действует напряжение
Положим, на входе ФД действует напряжение , показанное на рис. 4, а, тогда напряжение на выходе ФД должно иметь вид рис. 4, б.
Рисунок 4 - Входное (а) и выходное (б) напряжения ФД
Рассмотренный случай является типичным для фазового телеграфирования, при котором начальные фазы паузы и посылки отличаются на 180є. При фазовой модуляции (ФМ) фаза плавно изменяется в соответствии с передаваемой информацией. Так как в спектре напряжения на выходе ФД имеются частотные составляющие, которых не было в спектре напряжения , то для реализации ФД нельзя использовать линейную систему с постоянными параметрами. Фазовое детектирование нельзя также осуществить с помощью простой безынерционной нелинейной системы. Например, постоянная составляющая тока диодного детектора зависит только от амплитуды входного напряжения и не зависит от его фазы и частоты. Поэтому ФД можно выполнить на основе линейной системы с переменными параметрами (параметрической системы).
Структурная схема ФД показана на рис. 5. Эта схема совпадает со структурной схемой преобразователя частоты; отличие состоит лишь в том, что частота гетеродина (опорное напряжение) . Под действием опорного напряжения меняется активный параметр схемы, обычно крутизна S.
Схема ФД совпадает также со схемой параметрического амплитудного детектора (АД), поэтому продетектированное напряжение на выходе ФД
где S 1 - амплитуда первой гармоники крутизны тока преобразовательного элемента;
Фазовое детектирование осуществляется с помощью параметрической цепи, в которой источник опорного напряжения должен быть синхронным с источником сигнала.
В зависимости от вида нелинейной цепи и способа ее включения различают однотактные, балансные и кольцевые ФД. В качестве нелинейного элемента используют диоды и транзисторы. Для нашей системы мы будем использовать однотактный ФД.
Детектор выполнен по однотактной схеме (рис. 6).
Рисунок 6 - Однотактный диодный фазовый детектор
Для осуществления фазового детектирования к диоду прикладывается входной сигнал и опорное напряжение; напряжение на выходе ФД определяется выражением (24), полученным при предположении, что . Характеристика детектирования диодного ФД, согласно (24), близка к косинусоиде.
Принцип действия ФД по схеме рис. 5 можно пояснить, рассматривая его не как параметрическую цепь, а как систему с амплитудным детектированием суммы двух гармонических колебаний (рис. 7, а). На выходе такого амплитудного детектора действует суммарное напряжение
Эти два колебания имеют одинаковую частоту, но разные фазы. В результате векторного сложения двух напряжений (рис 7, б) получают напряжение той же частоты, но другой фазы. Амплитуда суммарного колебания
Рисунок 7 - Система с АД суммы двух гармонических колебаний (а); векторное сложение двух напряжений (б)
Напряжение на выходе АД с коэффициентом передачи
Согласно (27), напряжение на выходе ФД зависит от ц входного сигнала; вид зависимости от ц определяется отношением . В общем случае характеристика детектирования существенно отличается от косинусоиды (рис. 8, а). Если , то
Таким образом. При малых амплитудах входного сигнала характеристика детектирования однотактного диодного ФД имеет косинусоидальную форму. Если , то
в таком случае характеристика детектирования представляет собой циклоиду (рис 8, б), сильно отличающуюся от косинусоиды.
Рисунок 8 - Характеристики детектирования
Однотактный диодный фазовый детектор можно рассматривать как параметрическую цепь либо как цепь с АД, на входе которого действует суммарное напряжение входного сигнала и опорного колебания. Форма характеристики детектирования ФД зависит от отношения ; при она близка к косинусоиде, при она имеет форму циклоиды.
В нашем случае воспользуемся двухтактным диодным ФД.
Дискриминационна характеристика рис. 10.

Рисунок 10 - Дискриминационная характеристика ФД
В синхронный фазовых детекторах с большой чувствительностью, где коэффициент усиления усилителя постоянного тока (УПТ) велик, а следовательно, велика опасность его разбаланса, целесообразно применять специальные типы недетектирующих ФД. К ним относится детектор на встречно параллельных диодах, схема которого показана на рис. 11.
Рисунок 11 - Фазовый детектор на встречно-параллельных диодах
Вольт-амперная характеристика диодов, включенных встречно-параллельно, приближенно описывается уравнением кубической параболы рис. 12:

Рисунок 12 - Вольт-амперная характеристика встречно-параллельных диодов
Для сравнения на том же рисунке показана штриховой линией характеристика одного диода. На встречно-параллельные диоды подается сумма напряжений сигнала и опорного гетеродина:
Подставив это выражение в уравнение, описывающее характеристику встречно-параллельных диодов, легко убедиться, что в цепи нагрузки будут протекать токи частот сигнала щ С , гетеродина щ Г и продуктов преобразования с частотами . Если напряжение гетеродина U Г намного больше, чем напряжение U С (обычно это выполняется), то амплитуда остальных продуктов преобразований оказывается пренебрежительно малой. Блокировочный конденсатор С2 замыкает все высокочастотные токи, и в нагрузке протекает лишь ток разности частоты:
Физическую работу детектора можно пояснить следующим образом. При переходе напряжения гетеродина через нуль оба диода закрыты, и ток в цепи отсутствует. На пиках как положительной, так и отрицательной полуволн гетеродинного напряжения один из диодов проводит и источник сигнала оказывается подключенным к нагрузке. Таким образом, детектор работает как ключ, замыкающий цепь с частотой, равной удвоенной частоте гетеродина. Когда частота замыканий «ключа» близка к частоте сигнала, в нагрузке выделяются биения с разностной частотой или . Если же частота замыканий ключа совпадает с частотой сигнала, в нагрузке выделяется постоянное напряжение, т.е. происходит синхронное детектирование сигнала. Полярность этого сигнала положительна, если моменты замыканий «ключа» совпадают с положительными полуволнами сигнала, и отрицательными в противном случае. Если же моменты замыканий «ключа» совпадают с моментами с переходом сигнала через нуль, напряжение в нагрузке отсутствует. Таким образом, работа детектора происходит в соответствии с рисунком с рис. 13, его характеристика подобна изображенной на рис. 14, а выходное напряжение дается формулой
Рисунок 13 - Временные диаграммы работы ФД
Рисунок 14 - Фазовая характеристика детектора
Описанный детектор имеет два важных достоинства. Во-первых благодаря настройке гетеродина на частоту, равную половине частоты сигнала, практически полностью устраняется «просачивание» гетеродинного напряжения на вход ФД. Это значительно улучшает балансировку и стабильность «нуля» фазового детектора. Во-вторых, встречно-параллельные диоды не детектируют ни напряжение гетеродина, ни напряжение сигнала. Следовательно, включенный за фазовым детектором УПТ не будет разбалансироваться при изменении пир изменении упомянутых напряжений.
Для дальнейшего улучшения развязки входных и гетеродинных цепей ФД целесообразно применить балансовую схему на встречно-параллельных диодах, показанную на рис. 15.

Рисунок 15 - Балансный ФД на встречно-параллельных диодах
Здесь напряжение гетеродина подводится симметрично к двум парам встречно-параллельных диодов. В результате напряжение гетеродина на средней точке катушки связи L2 отсутствует. Кроме того, отсутствуют и потери сигнала в цепи связи с гетеродином.
Так как после фазового детектора сигнал будет представлять собой код, то для синхронного детектора можно применить схему исключающее ИЛИ.
У него может быть всего два входа, и НИЗКИЙ уровень на выходе устанавливается, если состояния на обоих входах совпадают, в противном случае устанавливается ВЫСОКИЙ уровень.
На рис. 16 показан этот элемент и его таблица истинности.
Рисунок 16 - Логический элемент исключающее ИЛИ: а -- символьное обозначение; б -- таблица истинности
2.5 Оценка основных параметров ФАПЧ
Рисунок 17 - Структурная схема следящей системы
Коэффициент передачи разомкнутой системы найдём из условия:
где k Д - коэффициент передачи дискриминатора.
Используя правила преобразования (последовательное и встречно-параллельное соединение для звеньев) для передаточной функции замкнутой системы можем записать:
Запас по фазе определяется как ?ц = р-ц(щ ср ), где щ ср - частота на которой значение ЛАХ равно нулю. Считается, что запас по фазе устойчивости достаточный, если ?ц?р/6. Запас по усилению ?L определяется по кривой ЛАХ на частоте, при которой фаза равна -р рад. Достаточный запас по усилению должен быть 3 Дб.
Рисунок 18 - ЛАХ разомкнутой системы
Рисунок 19 - ЛФХ разомкнутой системы
Рисунок 20 - АФХ разомкнутой системы
Интегрирующие цепи предназначены для интегрирования во времени электрических входных сигналов. Величина выходного сигнала в общем виде описывается уравнением
где - начальное значение выходного сигнала в момент времени t = 0;
k - коэффициент пропорциональности.
Простейшей пассивной линейной интегрирующей цепью является четырехполюсник, состоящий из RC - элементов (рис. 21).
Рисунок 21 - Пассивная линейно интегрирующая RC цепочка и зависимость входного напряжения от выходного
При подаче прямоугольного импульса с идеальными фронтами на интегрирующую RC цепь выходное напряжение нарастает по экспоненциальному закону:
Так как накопление сигнала будет большой величиной, т.е. время интегрирования, то уместнее использовать цифровой интегратор. Что также нам позволит упростить регулировку этого значения.
Интегрирующие аналого-цифровые преобразователи имеют минимальное число необходимых точных компонентов, высокую помехоустойчивость, отсутствие дифференциальной нелинейности, низкую стоимость. Эти свойства интегрирующих АЦП определили их широкое применение для построения измерительных приборов и систем невысокого быстродействия (от одного измерения до нескольких тысяч в секунду), для которых в качестве основных выступают требования высокой точности и нечувствительность к помехам.
Интегрирующий АЦП, как правило, состоит из двух преобразователей: преобразователя напряжения или тока в частоту или длительность импульсов и преобразователя частоты или длительности в код.
Упрощенная схема АЦП, работающего в два основных такта (АЦП двухтактного интегрирования), приведена на рис. 22.
Рисунок 22 - Упрощенна схема АЦП двухтактного интегрирования
Преобразование проходит две стадии: стадию интегрирования и стадию счета. В начале первой стадии ключ S 1 замкнут, а ключ S 2 разомкнут. Интегратор И интегрирует входное напряжение U вх . Время интегрирования входного напряжения t 1 постоянно; в качестве таймера используется счетчик с коэффициентом пересчета K сч , так что
К моменту окончания интегрирования выходное напряжение интегратора составляет
где U вх.ср. - среднее за время t 1 входное напряжение.
После окончания стадии интегрирования ключ S 1 размыкается, а ключ S 2 замыкается и опорное напряжение U оп поступает на вход интегратора. При этом выбирается опорное напряжение, противоположное по знаку входному напряжению. На стадии счета выходное напряжение интегратора линейно уменьшается по абсолютной величине, как показано на рис. 23.
Рисунок 23 - Временные диаграммы АЦП двухтактного интегрирования
Стадия счета
Радиотехническая аппаратура высокоточного контроля геометрической формы плотин гидроэлектростанций дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Сочинение: Фонвизин д. и. - Жизнь учит лишь тех кто ее изучает
Доклад: Культура Московского государства
Титульный Лист Курсовой Работы Мпгу
Сочинение По Литературе 3 Класс
Новизна В Курсовой Работе Пример
Какими Качествами Обладал Ваш Первый Учитель Сочинение
Контрольная Работа На Тему Информационная Безопасность И Правовые Методы Ее Защиты
Я Предприниматель Сочинение 10 Класс
Реферат Нарушения Речи
Курсовая работа: Социальная ответственность бизнеса
Контрольная Работа 9 Класс Физика 1 Четверть
Реферат Чс Природного Характера
Реферат по теме Концепция 'Сверхчеловека' Ф. Ницше
Методическое указание по теме Информационные технологии управления
Курсовая работа по теме Организация производства и обслуживания ресторана при гостинице на 120 мест
Курсовая работа: Анализ внешних связей Японской экономики
Реферат по теме Понятие мировоззрения
Реферат по теме Тактика осмотра места происшествия по делам об убийстве
Реферат: Наблюдение как метод социально – психологического исследования. Скачать бесплатно и без регистрации
Доклад: Бизнес-стратегии ведущих компаний мира
Екатерина Великая - История и исторические личности реферат
История средневековья - История и исторические личности контрольная работа
Вода знайома та загаткова - Биология и естествознание реферат