Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты
Рассмотрена одноканальная частотно-фазовая система, ориентированная на использование в лазерных измерителях перемещений и параметров вибраций. Напряжение лазерного излучателя формируется с помощью цифрового синтезатора частоты, а информативные параметры системы определяются в результате перемножения...
Saved in:
| Published in: | Технічна електродинаміка |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електродинаміки НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62313 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты / И.А. Брагинец, Е.А. Зайцев, В.И. Латенко, И.А. Орнатский, И.В. Логвиненко // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 3. — С. 87–92. — Бібліогр.: 8 назв. — pос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859610097539350528 |
|---|---|
| author | Брагинец, И.А. Зайцев, Е.А. Латенко, В.И. Орнатский, И.А. Логвиненко, И.В. |
| author_facet | Брагинец, И.А. Зайцев, Е.А. Латенко, В.И. Орнатский, И.А. Логвиненко, И.В. |
| citation_txt | Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты / И.А. Брагинец, Е.А. Зайцев, В.И. Латенко, И.А. Орнатский, И.В. Логвиненко // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 3. — С. 87–92. — Бібліогр.: 8 назв. — pос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технічна електродинаміка |
| description | Рассмотрена одноканальная частотно-фазовая система, ориентированная на использование в лазерных измерителях перемещений и параметров вибраций. Напряжение лазерного излучателя формируется с помощью цифрового синтезатора частоты, а информативные параметры системы определяются в результате перемножения напряжений исследуемого сигнала и гетеродина с последующей цифровой обработкой. Показано, что в рассматриваемых устройствах имеет место динамическая погрешность, определяемая, в основном, отношением тактовой частоты синтезатора и частоты исследуемого сигнала. Определены значения этой погрешности при разном отношении частот в зависимости от времени наблюдения исследуемого сигнала.
Розглянуто одноканальну частотно-фазову систему, орієнтовану на використання в лазерних вимірювачах переміщень і параметрів вібрацій. Напруга лазерного випромінювача формується за допомогою цифрового синтезатора частоти, а інформативні параметри системи визначаються в результаті перемножування напруг досліджуваного сигналу і гетеродина з подальшою цифровою обробкою. Показано, що в розглянутих пристроях має місце динамічна похибка, обумовлена, в основному, співвідношенням тактової частоти синтезатора і частоти досліджуваного сигналу. Визначено величини цієї похибки при різному співвідношенні частот в залежності від часу вимірювання досліджуваного сигналу.
The single-channel frequency-phase system, focused on the use in the laser measurer of displacement and vibration parameters is considered. Laser emitter voltage is generated using a digital frequency synthesizer, and informative parameters of the system are determined by multiplying the voltage of the investigated signal and heterodyne with subsequent digital processing. It is shown that these devices have the dynamic error which is determined, mainly, by the ratio of synthesizer and of frequency of the investigated signal. The value of this error with ratio to different frequencies, depending on the measuring time of the signal are determinated.
|
| first_indexed | 2025-11-28T10:29:25Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3 87
ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ В ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЦІ
УДК 621.317
ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧАСТОТНО-ФАЗОВЫХ ЛАЗЕРНЫХ ДАЛЬНОМЕРНЫХ
СИСТЕМ С ЦИФРОВЫМИ СИНТЕЗАТОРАМИ ЧАСТОТЫ
И.А.Брагинец1, канд.техн.наук, Е.А.Зайцев1, канд.техн.наук, В.И.Латенко2, канд.техн.наук,
И.А.Орнатский2, канд.техн.наук, И.В.Логвиненко2
1 – Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина,
e-mail: kiabioboss@ied.org.ua
2 – Украинский научно-исследовательский гидрометеорологический институт УкрНИГМИ,
пр. Науки, 37, Киев, 03028, Украина.
Рассмотрена одноканальная частотно-фазовая система, ориентированная на использование в лазерных измери-
телях перемещений и параметров вибраций. Напряжение лазерного излучателя формируется с помощью цифро-
вого синтезатора частоты, а информативные параметры системы определяются в результате перемножения
напряжений исследуемого сигнала и гетеродина с последующей цифровой обработкой. Показано, что в рассмат-
риваемых устройствах имеет место динамическая погрешность, определяемая, в основном, отношением такто-
вой частоты синтезатора и частоты исследуемого сигнала. Определены значения этой погрешности при раз-
ном отношении частот в зависимости от времени наблюдения исследуемого сигнала. Библ. 8, рис. 6.
Ключевые слова: лазер, синтезатор частоты, частотная модуляция, расстояние.
Значительный интерес к применению частотно-фазового метода измерения расстояний и пе-
ремещений в большинстве случаев возникает из-за свойственному ему большого динамического диа-
пазона и высокой разрешающей способности, что особенно актуально при малом времени доступа к
объекту измерения. Необходимость в таких измерениях возникает, например, в таких областях как
крупногабаритное машиностроение, авиастроение, строительство специальных инженерных соору-
жений, в металлургической промышленности при контроле профиля поверхности конвертеров и
ковшей и др., а также при выделении объектов наблюдения (цели) из окружающего фона. Например,
из последних сведений такие работы проводятся также в энтомологии при наблюдении за миграция-
ми насекомых [7], в морской навигации при определении движения ледников [6].
Как известно, в лазерных системах, основанных на частотно-фазовом методе измерения рас-
стояний, в отличие от фазовых систем, мгновенное значение частоты модуляции fм светового излуче-
ния, направленного на контролируемый объект, периодически изменяется по линейному закону в те-
чение заданного интервала времени 0T [1]. При этом кумулятивный фазовый сдвиг отраженного от
объекта колебания к эt L tϕ π λ( ) = 2 / ( ) , где L – измеряемое расстояние; λэ(t) – эквивалентная длина
волны модулирующего напряжения. Если произвести преобразование частоты отраженного колеба-
ния так, как это описано в [1], то в качестве выходной величины измерительной системы, используя
данные об изменении φк(t), можно получить гармоническое напряжение, частота которого прямо
пропорциональна расстоянию L.
Одним из основных блоков частотно-фазовых дальномерных систем, определяющим ее метро-
логические характеристики, является генератор модулирующего напряжения с изменяющейся частотой
модуляции − перестраиваемый синтезатор частоты. Особые требования в этом случае предъявляются к
быстроте перестройки частоты выходного сигнала синтезатора, то есть необходимо обеспечить высо-
кую скорость перехода на другую частоту. Традиционные синтезаторы частоты, построенные на основе
системы ФАПЧ, не обеспечивают этого требования. В связи с этим нами предложено в качестве таких
генераторов применить цифровые синтезаторы частоты (Direct Digital Synthesis – DDS) [5]. Основные
преимущества синтезаторов DDS заключаются в следующем. Диапазон перестройки такого синтезато-
ра может быть непрерывным от долей Гц до десятков МГц, при этом точность установки частоты и шаг
перестройки составляет сотые доли Гц, а скорость перестройки частоты измеряется наносекундами (и
при этом нет разрыва фазы). Использование в качестве генератора цифрового синтезатора частоты дает
возможность реализовать в полной мере преимущества частотно-фазовых дальномерных систем. Вме-
© Брагинец И.А., Зайцев Е.А., Латенко В.И., Орнатский И.А., Логвиненко И.В., 2013
88 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3
сте с тем, таким синтезаторам свойственны все недостатки цифровых устройств формирования и обра-
ботки сигналов: шум квантования, наложение спектров цифрового сигнала, ограниченная верхняя рабо-
чая частота и прочее [5]. Указанные обстоятельства с учетом обеспечения высокой скорости пере-
стройки частоты модуляции при заданной точности измерения расстояния (перемещения) приводят к
появлению дополнительной динамической погрешности измерения.
В связи с вышеизложенным целью настоящей работы является исследование и оценка дина-
мической погрешности частотно-фазовых дальномерных систем, возникающей при использовании в
их структуре в качестве генератора модулирующего напряжения цифрового синтезатора частоты и в
соответствии с этим разработка рекомендаций по выбору параметров указанных систем.
Для проведения исследований опишем принцип работы лазерной частотно-фазовой системы
для измерения перемещений с применением преобразования Гильберта, обобщенная структурная
схема которой представлена на рис. 1. На схеме приняты следующие условные обозначения: Об –
объектив; КО – контролируемый диффузно-отражающий объект; ПЛИ – полупроводниковый лазер-
ный излучатель; ФП – фотоприемник; ЦСЧ – цифровой синтезатор частоты; ЭФ – эллиптический
трехзвенный фильтр; ПЗ – полупрозрачное зеркало; ФД – фазовый детектор; ФНЧ – фильтр нижних
частот; АЦП – аналого-цифровой преобразователь напряжения; ОЗУ – оперативное запоминающее
устройство; Инт – интерфейс; МК – микроконтроллер; ПК – персональный компьютер.
Принцип работы такого измерителя
расстояния и перемещений состоит в сле-
дующем. Модулированное по интенсивно-
сти световое излучение от ПЛИ через по-
лупрозрачное зеркало ПЗ и объектив Об
направляется на контролируемый объект
КО. Отразившись от КО, световое излуче-
ние через Об направляется с помощью ПЗ
на фотоприемник ФП.
Частота модуляции ПЛИ определя-
ется выходным напряжением ЦСЧ, уста-
навливаемой цифровым кодом. Последний
поступает на управляющие входы ЦСЧ из
регистра памяти микроконтроллера МК, в
который передается от компьютера ПК с
помощью интерфейса Инт. В реальном случае изменение частоты модуляции имеет ступенчатый ха-
рактер. При этом текущее значение частоты модуляции ( )xf j , изменяющееся в диапазоне 22,5…90
МГц, можно представить в виде
0( )xf i f f j= + Δ ⋅ , (1)
где 0f – начальное значение частоты модуляции, 0f =22,5 МГц; fΔ – шаг дискретизации (перестрой-
ки) частоты модуляции; j – целое число, j=1…jm. В свою очередь 0 /m дj T t= Δ , где Т0 – временной
интервал, соответствующий длительности цикла изменения ( )xf j ; дtΔ – временной интервал дискре-
тизации исследуемого сигнала, определяющий в частотно-фазовых системах время одного измерения
расстояния при заданной точности. В свою очередь, выбор значения дtΔ зависит от быстродействия
синтезатора частоты, длительности переходных процессов, возникающих в электронных звеньях даль-
номера, а также от времени выполнения программных задач между двумя выборками мгновенных
значений исследуемого сигнала. В устройстве, описанном в [4], jm=200.
Выходной электрический сигнал ФП подается на вход фазового детектора ФД. На второй
вход ФД через ЭФ подается выходное напряжение ЦСЧ, используемое как опорный сигнал. Приме-
нение в рассматриваемой схеме ЭФ, полоса пропускания которого составляет 100 МГц, приводит к
сглаживанию ступеней выходного сигнала ЦСЧ, формируемого цифровым способом [8]. Кроме того,
отличительной особенностью такого фильтра является очень крутой спад амплитудно-частотной ха-
рактеристики, поэтому с его помощью можно достигать более эффективного разделения частот, чем с
помощью других линейных фильтров. К выходу ФД подключен фильтр нижних частот ФНЧ, выде-
ляющий низкочастотную составляющую выходного сигнала ФД. Фазовый сдвиг измерительного и
опорного сигналов каждой выборки определяется при их ортогональной обработке с помощью опор-
Рис. 1
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3 89
ных напряжений, формируемых в ФД. Квадратурные составляющие исследуемого сигнала оценива-
ются путем преобразования постоянных напряжений на выходе ФНЧ в цифровой эквивалент, осуще-
ствляемого с помощью АЦП, и запоминания данных в ОЗУ. Затем полученные данные пересылаются
через интерфейс Инт в персональный компьютер ПК, с помощью которого производится вычисление
кумулятивного фазового сдвига и предварительно определяется частота сформированного исследуе-
мого сигнала [4]. После этого по алгоритмам, приведенным в [3, 4], уточняется частота выходного
сигнала рассматриваемого устройства и по ее значению оценивается расстояние L.
В соответствии с поставленной целью исследований оценим динамическую погрешность час-
тотно-фазовой дальномерной системы, возникающую при использовании в качестве генератора сиг-
нала цифрового синтезатора частоты AD9851. Выходной сигнал синтезатора имеет форму ступенчато
аппроксимированной косинусоиды. В первом приближении сигнал на выходе синтезатора Uс в соот-
ветствии с принципом его работы можно представить в виде [8]
( ) cos2 x
с m
такт
fU i U i
f
π= , (2)
где mU – амплитуда выходного сигнала синтезатора; тактf – тактовая частота синтезатора; i – целое
число от 1 до ∞ , соответствующее количеству отсчетов, синхронизируемых частотой тактf .
Необходимо отметить, что в спектре выходного сигнала синтезатора кроме первой, присутству-
ют и другие, более высокие гармоники сигнала, а также комбинационные составляющие тактовой часто-
ты и гармоник сигнала. Поэтому для устранения влияния на результат измерения "паразитных" состав-
ляющих сигнала используется ФНЧ, включенный на выходе ФД. В нашем случае используется трех-
звенный фильтр, постоянная времени которого выбирается исходя из заданного времени измерения.
В аналоговом виде выходная величина ПЛИ может быть представлена в виде
0( ) cos( )x xu t U tω ϕ= + , (3)
где U – амплитуда исследуемого сигнала; ωx – угловая частота исследуемого сигнала, ωx=2πfx; ϕ0 –
начальный фазовый сдвиг. Для простоты рассуждений принимаем U=1 и ϕ0 =0.
Фазовый сдвиг определяется с помощью преобразования Гилберта [2]
( )
( )
1
2
( ) arctg=
U t
t
U t
ϕ , (4)
где ( ) ( )1 2,U t U t – квадратурные составляющие сигнала ( )xu t .
В свою очередь
1 1
0
( )
T
x опU t U U dt= ∫ , 2 2
0
( )
T
x опU t U U dt= ∫ , (5)
где Т – время наблюдения сигнала; 1опU и 2опU – опорные напряжения.
Опорные напряжения 1опU и 2опU , используемые для ортогональной обработки,
1( ) sinопU t tω= , 2 ( ) cosопU t tω= , (6)
где ω – угловая частота ортогональных сигналов. Считаем, что ω =ωх.
Динамическую погрешность в оценке фазового сдвига Δϕ, возникающую при дискретном
способе формировании напряжения частоты модуляции, без учета влияния шумов можно предста-
вить выражением
1 2ϕ ϕ ϕΔ = − , (7)
где ϕ1 и ϕ2 – фазы, определяемые по формуле (4), для идеального синусоидального сигнала и для сиг-
нала с выхода ЦСЧ соответственно. На рис. 2, а и рис. 3, а показаны идеальные синусоидальные сиг-
налы с частотами 24 МГц и 30 МГц соответственно, а на рис. 2, б и рис. 3, б − сигналы на выходе
ЦСЧ при fx =24 МГц и fx =30 МГц. С учетом представленных выражений (4)−(6) проиллюстрируем
зависимость погрешности (7) от соотношения периода напряжения тактовой частоты и периода ис-
следуемого сигнала, то есть от соотношения
.такт xf fθ = . Тогда, при условии, что начальный фазо-
вый сдвиг 0 0ϕ = , выражения (5) принимают вид
1
0
( ) cos sin ,
T
U t U t tdtω ω= ∫ 2
0
( ) cos cos .
T
U t U t tdtω ω= ∫ (8,9)
90 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3
При кратном значении θ , если время наблюдения Т равно периоду исследуемого сигнала, то
есть при 2T π= , в соответствии с (8) и (9) 1 20, аU U π= = . Тогда, исходя из (4), 2ϕ =0 и ϕΔ =0. При
некратном значении θ время наблюдения 2T π= +δ , где появление δ обусловлено структурой вы-
ходного сигнала ЦСЧ (2), формируемого дискретным способом. Если δ =π /2, что соответствует мак-
симальному значению xf , то 1 20,5, а 1,5U U π= = . Отсюда на основании (4) и (7) ϕΔ 0,106 рад. В
этом случае погрешность измерения расстояния за один период определяется как / 2хL L ϕ πΔ = Δ , где
Lх – измеряемое расстояние, Lх=4000 мм [4]. Подставив полученные значения, имеем 67,5LΔ мм.
При увеличении времени наблюдения сигнала эта погрешность может быть уменьшена. Так, напри-
мер, при времени наблюдения 200 2 / 2T π π= ⋅ + погрешность уменьшается примерно в 200 раз.
Путем моделирования на компьютере в стандартном программном пакете были оценены динамиче-
ские погрешности при разных значениях времени наблюдения Т и частоты модуляции xf с учетом алгоритма
функционирования частотно-фазовой дальномерной системы. При моделировании использовались параметры
синтезатора частоты DDS типа AD9851 фирмы Analog Devices, у которого .тактf =180 МГц [9]. При этом мо-
дели сигналов (3) и (6) при использовании ЦСЧ в качестве источника модуляционного сигнала были пред-
ставлены в следующем виде:
. . .
1 2( ) cos2 ; ( ) sin 2 ; ( ) cos 2 .
такт такт такт
x x x
x оп оп
f f fU i i U i i U i i
f f f
π π π
= = = (10)
В свою очередь в выражениях (10) дi T f= , где дf – частота дискретизации, которая исполь-
зовалась при моделировании и выбиралась равной .тактf . Результаты проведенных исследований, по-
лученные путем электронного моделирования, приведены в виде графиков на рисунках 4…6.
На рис. 4 показана зависимость динамической погрешности Δφ от числа отсчетов i на часто-
тах 24 МГц (рис. 4, а) и 30 МГц (рис. 4, б). При i=2000 на частоте fx =24 МГц погрешность измерения
Рис. 2 Рис. 3
Рис. 4, а, б
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3 91
расстояния составляет 0,16LΔ = мм, а время наблюдения в этом случае T=i / .тактf =2000/180≈11 мкс.
На рис. 5, а показана зависимость динамической погрешности Δφ от значения частоты моду-
ляции xf при i =200. В этом случае погрешность измерения в единицах длины ΔL=2,5 мм при часто-
тах модуляции до 80 МГц, время наблюдения T ≈1,1 мкс. Это иллюстрирует высокое потенциальное
быстродействие рассматриваемых систем. При i=2000 (рис. 5, б) погрешность измерения ΔL=0,25 мм
за время наблюдения T ≈11 мкс.
На основании данных, полученных путем моделирования, также построена обобщенная зави-
симость динамической погрешности Δϕ от значений числа отсчетов i и частоты модуляции xf (рис. 6).
Выводы. Путем электронного
моделирования оценена динамическая
погрешность измерения расстояния,
возникающая в быстродействующих
частотно-фазовых дальномерных сис-
темах при использовании в качестве
генератора напряжения с перестраива-
емой частотой модуляции цифрового
синтезатора частоты. Результаты про-
веденных исследований предложенной
системы позволяют в зависимости от
допустимой погрешности измерения
расстояния выбрать необходимые зна-
чения параметров системы (частоту
дискретизации выходного напряжения
ФНЧ, время измерения, диапазон час-
тоты выходного сигнала, пропорцио-
нальной измеряемому расстоянию).
1. Брагинец И.А., Кононенко А.Г., Масюренко Ю.А., Ниженский А.Д. Применение фазово-частотного
метода измерения расстояний в лазерной дальнометрии // Технічна електродинаміка. – 2004. – № 6. – С. 56–59.
2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для ВУЗов. – 3-е изд., перераб. и доп. –
М.: Сов. радио, 1977. – 608 с.
3. Зайцев Е.А., Кононенко А.Г., Масюренко Ю.А., Ниженский А.Д., Латенко В.И., Орнатский И.А. Специфичес-
кие погрешности фазово-частотных лазерных измерителей расстояния // Техн. електродинаміка. – 2009. – №3. – С. 50–54.
4. Зайцев Е.А., Кононенко А.Г., Масюренко Ю.А., Ниженский А.Д., Латенко В.И., Орнатский И.А. Особенно-
сти применения фазово-частотного метода в лазерной дальнометрии // Техн. електродинаміка. – 2008. – № 6. – С. 65–70.
5. Макаренко В. Синтезаторы частоты прямого цифрового синтеза // Электронные компоненты и сис-
темы. – 2004. – №1. – С. 3–7.
Рис. 5, а, б
Рис. 6
92 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 3
6. Huang Y., Brennan P.V. FMCW based MIMO imaging radar for maritime navigation // Progress In Elec-
tromagnetics Research. – 2011. – Vol. 115. – Рp. 327–342.
7. Le Marshall M.W.D., Tirkel A.Z. MIMO radar array for termite detection and imaging // Progress In Elec-
tromagnetics Research. – 2011. – Vol. 28. – Рp. 75–94.
8. Manual AD9851 180 MHz Complete DDS synthesizer Reference Manual [Electronic resource] – Mode of
access: http://www.analog.com/ru/rfif-components/direct-digital-synthesis-dds/ad9851/products/product.html. – Data of
access: 11.03.12. – Title from the screen.
УДК 621.317
ДИНАМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЧАСТОТНО-ФАЗОВИХ ЛАЗЕРНИХ ДАЛЕКОМІРНИХ СИСТЕМ З ЦИФРОВИМИ СИНТЕЗАТОРАМИ
ЧАСТОТИ
І.О.Брагинець1, канд.техн.наук, Є.О.Зайцев1, канд.техн.наук, В.І.Латенко2, канд.техн.наук, І.А.Орнатський2, канд.техн.
наук, I.В.Логвиненко2
1 – Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна,
e-mail: kiabioboss@ied.org.ua
2 – Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут УкрНДГМІ,
пр. Науки, 37, Київ, 03028, Україна.
Розглянуто одноканальну частотно-фазову систему, орієнтовану на використання в лазерних вимірювачах переміщень і
параметрів вібрацій. Напруга лазерного випромінювача формується за допомогою цифрового синтезатора частоти, а
інформативні параметри системи визначаються в результаті перемножування напруг досліджуваного сигналу і гетеро-
дина з подальшою цифровою обробкою. Показано, що в розглянутих пристроях має місце динамічна похибка, обумовлена, в
основному, співвідношенням тактової частоти синтезатора і частоти досліджуваного сигналу. Визначено величини цієї
похибки при різному співвідношенні частот в залежності від часу вимірювання досліджуваного сигналу. Бібл. 8, рис. 6.
Ключові слова: лазер, синтезатор частоти, частотна модуляція, відстань.
DYNAMIC PROPERTIES OF FREQUENCY-PHASE LASER RANGE FINDER SYSTEMS WITH DIGITAL FREQUENCY
SYNTHESIZERS
I.O.Bragynets1, E.O.Zaitsev1, V.I.Latenko2, I.A.Ornatskyi2, I.V.Logvynenko2
1 – Institute of Electrodynamics National Academy of Science of Ukraine,
рr. Peremohy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine,
e-mail: kiabioboss@ied.org.ua
2 – Ukrainian Research Hydrometeorological Institute UkrNIGMI,
рr. Nauky, 37, Kyiv, 03028, Ukraine.
The single-channel frequency-phase system, focused on the use in the laser measurer of displacement and vibration
parameters is considered. Laser emitter voltage is generated using a digital frequency synthesizer, and informative
parameters of the system are determined by multiplying the voltage of the investigated signal and heterodyne with
subsequent digital processing. It is shown that these devices have the dynamic error wich is determined, mainly, by the
ratio of synthesizer and of frequency of the investigated signal. The value of this error with ratio to different
frequencies, depending on the measuring time of the signal are determinated. References 8, figures 6.
Key words: laser, frequency synthesizer, frequency modulation, the distance.
1. Braginets I.A., Kononenko A.G., Masіurenko Yu.A., Nizhenskіi A.D. Application of a phase-frequency
method of distances measurement in laser ranging // Tekhnichna elektrodynamika. – 2004. – № 6. – Pp. 56–59. (Rus)
2. Gonorovskіi I.S. Radio circuits and signals: Textbook for High Schools. – It is a 3rd edition re-casted and
added. – Moskva: Sovetskoe radio, 1977. – 608 p. (Rus)
3. Zaitsev E.A., Kononenko A.G., Masіurenko Yu.A., Nizhenskіi A.D., Latenko V.I., Ornatskii I.A. Specific er-
rors of phase-frequency laser distance meters // Tekhnichna elektrodynamika. – 2009. – № 3. – Pp. 50–54. (Rus)
4. Zaitsev E.A., Kononenko A.G., Masiurenko Yu.A., Nizhenskii A.D., Latenko V.I., Ornatskii I.A. Special features of
a phase-frequency method application in a laser ranging // Tekhnichna elektrodynamika. – 2008. – № 6. – Pp. 65–70. (Rus)
5. Makarenko V. Frequency synthesizer direct digital synthesis // Elektronnye komponenty i sistemy. – 2004. –
№1. – Pp. 3–7. (Rus)
6. Huang Y., Brennan P.V. FMCW based MIMO imaging radar for maritime navigation // Progress In Elec-
tromagnetics Research. – 2011. – Vol. 115. – Рp. 327–342.
7. Le Marshall M.W.D., Tirkel A.Z. MIMO radar array for termite detection and imaging // Progress In Elec-
tromagnetics Research. – 2011. – Vol. 28. – Рp. 75–94.
8. Manual AD9851 180 MHz Complete DDS synthesizer Reference Manual [Electronic resource] – Mode of
access: http://www.analog.com/ru/rfif-components/direct-digital-synthesis-dds/ad9851/products/product.html. – Data of
access: 11.03.12. – Title from the screen.
Надійшла 05.09.2012
Received 05.09.2012
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62313 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-7970 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T10:29:25Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Брагинец, И.А. Зайцев, Е.А. Латенко, В.И. Орнатский, И.А. Логвиненко, И.В. 2014-05-19T20:01:10Z 2014-05-19T20:01:10Z 2013 Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты / И.А. Брагинец, Е.А. Зайцев, В.И. Латенко, И.А. Орнатский, И.В. Логвиненко // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 3. — С. 87–92. — Бібліогр.: 8 назв. — pос. 1607-7970 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62313 621.317 Рассмотрена одноканальная частотно-фазовая система, ориентированная на использование в лазерных измерителях перемещений и параметров вибраций. Напряжение лазерного излучателя формируется с помощью цифрового синтезатора частоты, а информативные параметры системы определяются в результате перемножения напряжений исследуемого сигнала и гетеродина с последующей цифровой обработкой. Показано, что в рассматриваемых устройствах имеет место динамическая погрешность, определяемая, в основном, отношением тактовой частоты синтезатора и частоты исследуемого сигнала. Определены значения этой погрешности при разном отношении частот в зависимости от времени наблюдения исследуемого сигнала. Розглянуто одноканальну частотно-фазову систему, орієнтовану на використання в лазерних вимірювачах переміщень і параметрів вібрацій. Напруга лазерного випромінювача формується за допомогою цифрового синтезатора частоти, а інформативні параметри системи визначаються в результаті перемножування напруг досліджуваного сигналу і гетеродина з подальшою цифровою обробкою. Показано, що в розглянутих пристроях має місце динамічна похибка, обумовлена, в основному, співвідношенням тактової частоти синтезатора і частоти досліджуваного сигналу. Визначено величини цієї похибки при різному співвідношенні частот в залежності від часу вимірювання досліджуваного сигналу. The single-channel frequency-phase system, focused on the use in the laser measurer of displacement and vibration parameters is considered. Laser emitter voltage is generated using a digital frequency synthesizer, and informative parameters of the system are determined by multiplying the voltage of the investigated signal and heterodyne with subsequent digital processing. It is shown that these devices have the dynamic error which is determined, mainly, by the ratio of synthesizer and of frequency of the investigated signal. The value of this error with ratio to different frequencies, depending on the measuring time of the signal are determinated. ru Інститут електродинаміки НАН України Технічна електродинаміка Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты Динамічні властивості частотно-фазових лазерних далекомірних систем з цифровими синтезаторами частоти Dynamic properties of frequency-phase laser range finder systems with digital frequency synthesizers Article published earlier |
| spellingShingle | Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты Брагинец, И.А. Зайцев, Е.А. Латенко, В.И. Орнатский, И.А. Логвиненко, И.В. Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці |
| title | Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты |
| title_alt | Динамічні властивості частотно-фазових лазерних далекомірних систем з цифровими синтезаторами частоти Dynamic properties of frequency-phase laser range finder systems with digital frequency synthesizers |
| title_full | Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты |
| title_fullStr | Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты |
| title_full_unstemmed | Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты |
| title_short | Динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты |
| title_sort | динамические свойства частотно-фазовых лазерных дальномерных систем с цифровыми синтезаторами частоты |
| topic | Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці |
| topic_facet | Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62313 |
| work_keys_str_mv | AT braginecia dinamičeskiesvoistvačastotnofazovyhlazernyhdalʹnomernyhsistemscifrovymisintezatoramičastoty AT zaicevea dinamičeskiesvoistvačastotnofazovyhlazernyhdalʹnomernyhsistemscifrovymisintezatoramičastoty AT latenkovi dinamičeskiesvoistvačastotnofazovyhlazernyhdalʹnomernyhsistemscifrovymisintezatoramičastoty AT ornatskiiia dinamičeskiesvoistvačastotnofazovyhlazernyhdalʹnomernyhsistemscifrovymisintezatoramičastoty AT logvinenkoiv dinamičeskiesvoistvačastotnofazovyhlazernyhdalʹnomernyhsistemscifrovymisintezatoramičastoty AT braginecia dinamíčnívlastivostíčastotnofazovihlazernihdalekomírnihsistemzcifrovimisintezatoramičastoti AT zaicevea dinamíčnívlastivostíčastotnofazovihlazernihdalekomírnihsistemzcifrovimisintezatoramičastoti AT latenkovi dinamíčnívlastivostíčastotnofazovihlazernihdalekomírnihsistemzcifrovimisintezatoramičastoti AT ornatskiiia dinamíčnívlastivostíčastotnofazovihlazernihdalekomírnihsistemzcifrovimisintezatoramičastoti AT logvinenkoiv dinamíčnívlastivostíčastotnofazovihlazernihdalekomírnihsistemzcifrovimisintezatoramičastoti AT braginecia dynamicpropertiesoffrequencyphaselaserrangefindersystemswithdigitalfrequencysynthesizers AT zaicevea dynamicpropertiesoffrequencyphaselaserrangefindersystemswithdigitalfrequencysynthesizers AT latenkovi dynamicpropertiesoffrequencyphaselaserrangefindersystemswithdigitalfrequencysynthesizers AT ornatskiiia dynamicpropertiesoffrequencyphaselaserrangefindersystemswithdigitalfrequencysynthesizers AT logvinenkoiv dynamicpropertiesoffrequencyphaselaserrangefindersystemswithdigitalfrequencysynthesizers |