МОДИФИКАЦИЯ ФАЗОМЕТРА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЕГО РАБОТЫ

ВАЖНЕЙШИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА МЕТОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ПЕРЕД СЧЕТНЫМ СПОСОБОМ

Измерение разностей фаз двух сигналов используется во многих лазерных системах. В частности, фазометр важен при измерении деформации земной коры под действием лунно-солнечных приливных сил, что позволяет прогнозировать землетрясения. Одна из особенностей применения фазометра в этом случае - возможность кратковременного пропадания сигнала. Даже в этом случае требуется достоверно интерполировать ход изменения разности фаз, не допуская паразитных скачков на целое число периодов. Рассмотренный выше метод с использованием аналитического сигнала в этом случае незаменим. Зачастую требуется измерение фазовых соотношений между несколькими парами сигналов, но эта задача решается простым дублированием аппаратной части. Поэтому основной проблемой является решение задачи для случая сравнения фаз хотя бы двух разных сигналов.

Выше был рассмотрен один из наиболее ранних вариантов измерения фазовых соотношений, который основан на измерении времени между соответствующими фронтами двух разных сигналов. Действительно, если, например, имеется два прямоугольных сигнала и (/2 на частоте /[ = 1 МГц, то период таких сигналов равен Т = 1 //= 1 мкс. Предположим, мы имеем сигнал образцовой частоты, равной /2 =100 МГц. Можно в момент прихода фронта от сигнала Ц начать подсчет импульсов образцовой частоты и прекратить этот подсчет в момент прихода фронта от сигнала (/2. Тогда количество насчитанных импульсов даст информацию о разности фаз с дискретностью, соответствующей одному проценту от периода. Для повышения точности следует увеличивать образцовую частоту, что имеет свои ограничения. В данном примере образцовая частота выше 1 ГГц представляет значительную трудность, поэтому минимальная ошибка таких измерений составляет 0,1 %. Кроме того, возникают дополнительные трудности и источники погрешности в преобразовании гармонического сигнала в прямоугольный. Если же исходный сигнал содержит высокочастотные шумы, или амплитудную модуляцию, или смещение нуля, то каждая из таких особенностей вносит свой вклад в погрешность, а в совокупности они могут вообще исключить возможность достоверного измерения.

Никакие технические решения не позволяют устранить принципиальные недостатки рассмотренного выше счетного способа измерения разности фаз. Наличие шумов в сигнале приводит к сдвигу фаз. Прерывание сигнала даже на короткое время приводит к нарушению работы фазометра, что может дать ошибочный сдвиг на целый период или несколько периодов. Эти проблемы такого фазометра неустранимы, поскольку после преобразования гармонического сигнала в прямоугольные импульсы теряется много информации, содержащейся в исходном сигнале. В полученном прямоугольном сигнале информация содержится только во времени фронтов импульса, так как на его формирование влияет только момент пересечения входным сигналом уровня срабатывания компаратора или триггера. В исходном сигнале информации намного больше, она имеется также в форме этого сигнала.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >