Стр. 2 - Б.О. Берников, В.Б. Бокшанский, М.В. Вязовых, С.В. Федоров - Методы повышения точности измерения дальности в лазерных фазовых дальномерах

132

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012

– гетеродинного преобразования частоты сигнала в низкочастот-

ную область (НЧ-область) при сохранении фазовой информации;

– преобразования частоты сигнала в НЧ-область с использовани-

ем эффектов при дискретизации;

– цифровой фильтрации сигнала вместо аналоговых фильтров;

– высокоэффективного цифрового фазометра;

– алгоритмов статистической обработки и усреднения результата;

– формирования опорных сигналов в виде математических

последовательностей, синхронизированных с задающей частотой,

что исключает необходимость использования физических опорных

частот.

Структурная схема двухчастотного ЛФД, в котором реализованы

приведенные технические решения, представлена на рис. 1. В каче-

стве задающего генератора используется генератор с частотой

80 МГц и термокомпенсацией, что обеспечивает флуктуации частоты

на уровне 0,1 %. Сигнал с выхода генератора подается на цифровой

делитель частоты, на выходах которого формируются меандр с ча-

стотой 2,5 МГц и частота выборки АЦП 2 МГц. Данные частоты

имеют «жесткую» фазовую связь, что важно при последующей обра-

ботке сигнала.

Выделение первой гармоники на частоте 2,5 МГц с помощью ак-

тивного фильтра, позволяет сформировать первый измерительный

гармонический сигнал:

c

1

0

( )

sin (

),

U t

A t

ω

ϕ

=

+

где

1

A

— амплитуда сигнала;

1

ω

— круговая частота,

1

2 ;

ω

πν

=

1

ν

— частота сигнала,

1

ν

=

2,5 МГц.

После соответствующего усиления и обработки сигнал

U

c

пода-

ется на драйвер лазерного излучателя, а также в цепь фазовой кор-

рекции. Фазовая коррекция необходима для исключения фазовых

ошибок, обусловленных температурными флуктуациями электрон-

ных компонентов. Коррекция осуществляется за счет предваритель-

ной (перед каждым актом измерения) оценки фазы

0

ϕ

′

сигнала

U

c

,

прошедшего от генератора через элементы передающего и приемного

каналов к АЦП. Другими словами, процедура коррекции представля-

ет собой фазовую калибровку внутренним сигналом.

Для формирования второй измерительной частоты 240 МГц ис-

пользуется стабильный фильтр на поверхностных акустических вол-

нах, настроенный на частоту третьей гармоники задающего генера-

тора 80 МГц. Такой способ позволяет значительно минимизировать

фазовые шумы, возникающие при генерации частоты 240 МГц дру-

гими методами.