Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений

В статье исследованы свойства следящего фильтра на основе фазовой автоматической подстройки частоты, а также выведены выражения, оценивающие его ошибку. Рассмотрены факторы, влияющие на ошибку следящего фильтра, предложены пути усовершенствования измерителей скорости течения....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автори:	Борисов, Е.Г., Голод, О.С., Лиференко, В.Д.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Науково-технічний центр панорамних акустичних систем НАН України 2012
Назва видання:	Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану)
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60885
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений / Е.Г. Борисов, О.С. Голод, В.Д. Лиференко // Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану): Зб. наук. пр. — Запоріжжя: НТЦ ПАС НАН України, 2012. — № 9. — С. 36-44. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-60885
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-608852014-04-21T03:01:29Z Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений Борисов, Е.Г. Голод, О.С. Лиференко, В.Д. В статье исследованы свойства следящего фильтра на основе фазовой автоматической подстройки частоты, а также выведены выражения, оценивающие его ошибку. Рассмотрены факторы, влияющие на ошибку следящего фильтра, предложены пути усовершенствования измерителей скорости течения. У статті досліджені властивості фільтра, що стежить, на основі фазового автоматичного підстроювання частоти, а також виведені вирази, що оцінюють його помилку. Розглянуто фактори, які впливають на помилку фільтра, що стежить, запропоновані шляхи вдосконалення вимірників швидкості плину. In the article the tracking filter’s properties on the basis of phase locking are researched, and the expressions for its error estimating are concluded. The factors which affect the tracking filter’s error, are considered, and the ways of improvement of stream’s speed measurers are suggested. 2012 Article Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений / Е.Г. Борисов, О.С. Голод, В.Д. Лиференко // Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану): Зб. наук. пр. — Запоріжжя: НТЦ ПАС НАН України, 2012. — № 9. — С. 36-44. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1815-8277 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60885 681.8 ru Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану) Науково-технічний центр панорамних акустичних систем НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	В статье исследованы свойства следящего фильтра на основе фазовой автоматической подстройки частоты, а также выведены выражения, оценивающие его ошибку. Рассмотрены факторы, влияющие на ошибку следящего фильтра, предложены пути усовершенствования измерителей скорости течения.
format	Article
author	Борисов, Е.Г. Голод, О.С. Лиференко, В.Д.
spellingShingle	Борисов, Е.Г. Голод, О.С. Лиференко, В.Д. Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану)
author_facet	Борисов, Е.Г. Голод, О.С. Лиференко, В.Д.
author_sort	Борисов, Е.Г.
title	Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений
title_short	Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений
title_full	Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений
title_fullStr	Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений
title_full_unstemmed	Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений
title_sort	повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений
publisher	Науково-технічний центр панорамних акустичних систем НАН України
publishDate	2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60885
citation_txt	Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений / Е.Г. Борисов, О.С. Голод, В.Д. Лиференко // Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану): Зб. наук. пр. — Запоріжжя: НТЦ ПАС НАН України, 2012. — № 9. — С. 36-44. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану)
work_keys_str_mv	AT borisoveg povyšenietočnostidoplerovskihizmeritelejvertikalʹnogoprofilâskorostitečenij AT golodos povyšenietočnostidoplerovskihizmeritelejvertikalʹnogoprofilâskorostitečenij AT liferenkovd povyšenietočnostidoplerovskihizmeritelejvertikalʹnogoprofilâskorostitečenij
first_indexed	2025-07-05T11:56:34Z
last_indexed	2025-07-05T11:56:34Z
_version_	1836807980018827264
fulltext	ISSN 1815-8277. Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану). 2012. №9 36 УДК 681.8 © Е.Г. Борисов, к.т.н., доцент; О.С. Голод, к.т.н., доцент; В.Д. Лиференко, д.т.н., профессор Национальный минерально-сырьевой университет «ГОРНЫЙ», г. Санкт-Петербург (Российская Федерация) ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ДОПЛЕРОВСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЙ В статье исследованы свойства следящего фильтра на основе фазовой автоматической подстройки частоты, а также выведены выражения, оценивающие его ошибку. Рассмотрены факторы, влияющие на ошибку следящего фильтра, предложены пути усовершенствования измерителей скорости течения. ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА, СЛЕДЯЩИЙ ФИЛЬТР, КОРРЕЛЯЦИЯ, ПЛОТНОСТЬ ВЕРОЯТНОСТИ, СПЕКТР, ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФУРЬЕ, ДИСПЕРСИЯ, УРАВНЕНИЕ ФОККЕРА-ПЛАНКА По прогнозам ряда отечественных и зарубежных ученых изменение направления и скорости течения Гольфстрим приведет к экологической катастрофе планетарного масштаба. Однако, обоснование или опровержение этой гипотезы сдерживается недостатком океанологических данных. Так, к 2000 году большинство районов океана исследовалось от поверхности до дна только один раз. Некоторые районы, такие как Атлантика, исследовались трижды: во время международного геофизического года (1959), во время Geochemical Sections cruises в начале 70-х, и во время World Ocean Circulation Experiment с 1991 по 1996 годы. Накопленных измерений океана недостаточно для того, чтобы предсказывать его изменчивость и реакцию на различные внешние силы. Отсутствие репрезентативных наблюдений – наибольший источник ошибок в понимании океана. Для правильного анализа наблюдений требуется постоянный мониторинг состояния океана, как со спутников, так и проводимый в фиксированных пунктах и на исследовательских судах. Достаточно известной является система наблюдения за течениями “Аргос”. Буи, входящие в систему, снабжены передатчиками, работающими на одной строго фиксированной и стабилизированной частоте F0. Спутниковая аппаратура принимает сигнал от буя и определяет доплеровский частотный сдвиг как функцию времени. Среди подповерхностных (подводных) измерителей наиболее широкое распространение получили измерители «Арго». Их конструкция позволяет им дрейфовать между поверхностью и заданной глубиной. Большинство измерителей дрейфуют в течение 10-ти дней на глубине 1 км, погружаясь до 2 км и затем поднимаясь на поверхность. При подъеме они измеряют профиль температуры и солености как функции глубины. Измерители остаются на поверхности в течение нескольких дней, передавая данные на береговые станции по системе «Аргос», а затем опять погружаются на глубину до 1 км. Каждый измеритель снабжен источником питания, позволяющим ему функционировать в таком циклическом режиме в течение нескольких лет. Таким образом, измерители этого класса позволяют получать данные о скоростях течений на глубине 1 км и распределении плотности в верхнем слое океана. Наиболее распространенным типом измерителей скоростей течений и профилей их параметров, работающих на эффекте Доплера, являются акустические измерители [1]. ISSN 1815-8277. Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану). 2012. №9 37 Обычно такие измерители излучают звук в виде трех или четырех узких пучков в различных направлениях и принимают отраженный планктоном и мелкими пузырьками воздуха сигнал, частота которого сдвинута относительно частоты излучения на величину, пропорциональную радиальной скорости отражателя. Комбинируя данные по трем или четырем пучкам, оценивают горизонтальную скорость течения в предположении малости скорости отражателя относительно морской воды. Широкое распространение получили измерители типа ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler). Они излучают последовательность высокочастотных звуковых импульсов. Поскольку излучаемый звук может проникать на довольно большую глубину, ADCP способен одновременно измерять течения на нескольких горизонтах. Таким образом, имеется возможность определить скорость и направление течения от поверхности до значительной глубины. Например, буйковый измеритель типа ADCP RDI WH-S 300 предназначен для дистанционного измерения скорости и направления течения на разных горизонтах в толще воды до 110 м. Максимальное количество горизонтов измерения - 128. Объём памяти регистратора – 220 Мб. Глубина постановки - до 200 м. Техническая характеристика прибора: Параметр Диапазон измерений Погрешность Разрешение Скорость V ±5 м/с ±0.5% V + 0,5 см/с 0.1 см/с Направление 0 - 360° ±2° 0.01° На больших научно-исследовательских судах измеритель ADCP находится на днище судна. Типичный прибор (75 кГц) достаточно мощный для того, чтобы проводить измерения на глубину до 500 м, что соответствует средней толщине течения Гольфстрим. Во время работы ADCP посылает и принимает несколько акустических импульсов в секунду. Встроенный компьютер обрабатывает принятый сигнал и выводит скорость и направление течений в столбе воды под кораблём в реальном времени. Таким образом, можно наблюдать и регистрировать меняющуюся структуру океанских течений во время движения судна практически беспрерывно. Скорость движения самого судна – носителя определяется по спутниковой навигационной системе. Учитывая ширину Гольфстрима в несколько сотен километров, можно утверждать, что наиболее реальный путь получения необходимой информации о скоростях течения - это оборудование экспедиционных судов измерителями скорости течения, осуществляющими определение вертикального профиля течения на ходу судна. В большинстве систем измерение доплеровской частоты осуществляется посредством счета числа моментов пересечения напряжением сигнала нулевого уровня («счетчик нулей»). Однако, высокая точность таких измерений достигается только при высоком отношении сигнал/шум. Применение следящих фильтров позволяет устранить систематическую, некомпенсируемую ошибку «счетчиков нулей», обусловленную шумами, при этом наибольшую точность имеют фильтры, построенные на основе фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ). Недостатком ФАПЧ является маленькая полоса захвата частоты, однозначно связанная с их фильтрующей способностью, т.е. с полосой пропускания ФАПЧ. Авторами исследуется следящий фильтр на основе системы ФАПЧ, у которого полоса захвата не связана с полосой пропускания. Его функциональная схема приведена на рис. 1. ISSN 1815-8277. Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану). 2012. №9 38 Совокупность элементов схемы – перемножителя, фильтра нижних частот (Ф), управляемого генератора (УГ), интегрирующего запоминающего устройства (И) представляет собой коррелятор. Рис 1 - Функциональная схема следящего фильтра на основе системы ФАПЧ Цепь фазирования (ЦФ) периодически в дискретные моменты времени осуществляет сдвиг фазы сигнала управляемого генератора на π /2 по отношению к фазе входного колебания, представляющего собой аддитивную смесь гармонического сигнала и гауссова шума, причем период фазирования выбирается много большим времени корреляции шума. Как показано в работе [4], напряжение на выходе перемножителя U можно представить в виде: ( ) ( )cos sin 0С c c Г c стU Uш А A tω φ ω φ ψΓ= + + + +       , (1) где АС - амплитуда полезного сигнала, cω - частота полезного сигнала, cφ - фаза полезного сигнала, представляющая случайную величину; ГА - амплитуда сигнала генератора; Гω - частота сигнала УГ; ( )0стψ - отклонение фазы смеси сигнал + шум от фазы сигнала в момент фазирования УГ. Величина ( )0стψ является случайной величиной с одномерной плотностью вероятности (при условии, что стπ ψ π− ≤ ≤ ): ( ) ( ) ( ) ( )2 21 exp 0.5 1 2 cos exp 0.5 2ст ст стW a а Ф а a сosψ π ψ ψ π  = − + + −  , (2) где ( )cos стаϕ ψ - интеграл вероятности, с m А а σ = - отношение амплитуды сигнала к среднеквадратичному напряжению шума. Постоянная составляющая напряжения на выходе коррелятора U может быть записана в виде [4]: ISSN 1815-8277. Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану). 2012. №9 39 ( )( ) ( ) ( ) 2 sin 0cos 2 2 фс фc cт ГС АА U τωω τωω ψ Γ Γ − − = , (3) где Фτ - интервал времени между последовательными моментами фазирования опорного генератора. Зависимость напряжения U от разности частот входного сигнала и опорного генератора имеет вид дискриминационной характеристики, ширина которой определяется периодом фазирования УГ. Крутизна характеристики J при этом определяется выражением: S= ( ) ( )( )0cos 4 ст фΓС Γc ψ τАА ωωd иd = − . (4) Крутизна характеристики S зависит от периода фазирования Фτ генератора и отношения сигнал/шум на входе. Анализ следящего фильтра начнем с определения спектральной плотности помехи на выходе перемножителя. Поскольку в установившемся режиме работы частоты сигнала и опорного генератора совпадают, т.е. cω = Гω , перепишем (1): ( ) ( )sin 0 0.5 sinш Г с ст СU U А t А А ст ω φ ψ ψΓ Γ= ⋅ + + +   , (5) Спектр мощности первого слагаемого выражения (5) имеет форму спектра шума на входе перемножителя, перенесенного в область нулевых частот. Если спектр шума на входе системы равномерный и имеет ширину шf∆ , то спектральная плотность мощности помехи, обусловленная первым слагаемым ( )1G ω , также равномерна в полосе частот ( )0 0.5 mf÷ ∆ и определяется выражением: ( ) т Гш f А G ∆ = 2 2 1 σω . (6) Второе слагаемое помехи на выходе перемножителя, обусловленное ошибками фазирования опорного генератора ( )0стψ , представляет собой перепады напряжения положительной-отрицательной полярности, длительность которых равна периоду фазирования фτ , а величина: ( )( )0.5 sin 0i C Г стh A А ψ= Случайные величины ih , соответствующие различным периодам фазирования, некоррелированы между собой, поскольку период фазирования фτ много больше времени корреляции шума на входе системы. ISSN 1815-8277. Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану). 2012. №9 40 Рассмотрим двумерное распределение величин ih (t) и ih (t+τ ), представляющих собой совокупность значений случайного процесса, отстающих друг от друга на величину τ . Если фt τ τ+ < , то моменты времени t и t+τ находятся в пределах одного периода фазирования, в противном случае в разных периодах фазирования и случайные величины h(t) и h(t+τ ) не коррелированы. Таким образом, двумерная плотность вероятности W( 1 2; ; ;h h tτ ) имеет вид: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 2 1 2 1 2 для , , , для ф ф W h h h t W h h t W h W h t δ τ τ τ τ τ − + <  =   + > , (7) где W( 1h ); W( 2h ) - одномерные плотности вероятности случайной величины ih ; ( )1 2h hδ − - дельта-функция Дирака. Двумерная плотность вероятности является функцией времени, т.е. рассматриваемый процесс нестационарен. Найдем усредненное по времени двумерное распределение величины сh : ( ) ( ) ( )1 2 1 2 1 0 1 ; ; ; ; ; ; 1 для 0 ф c ф ф ф t h W h h t W h h t dt W h t τ τ τ τ τ τ τ   = = = − < < −     ∫ , (8) Найдем среднюю функцию автокорреляции процесса ( ),B tτ : ( ) ( ) ( )1 2 1 2 1 2, , ,B t h h W h h t dh dhτ τ τ ∞ ∞ −∞ −∞ = Β = ∫ ∫ . Учитывая, что h i =0, получим: ( ) 2 1 для 0i ф ф h ττ τ τ τ   Β = − < <     , (9) Используя преобразование Фурье четной функции В(τ ), найдем энергетический спектр ( )G ω процесса h i : ( ) ( ) 2 2 2 0 sin 0.52 1 0.5 ф ф ср i ф ср C h сos d h τ τ ωττω ωτ τ π τ π ωτ     = − =           ∫ (10) Результирующая спектральная плотность помехи на выходе перемножителя G ( )ω определяется суммой выражений (6) и (10): ISSN 1815-8277. Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану). 2012. №9 41 ( ) 2 2 2 sin 0.5 2 0.5 ф срш Г i т ср А G h f τ ωτσω π ωτ   = +   ∆   , (11) Напряжение на выходе перемножителя содержит постоянную и флюктуационную составляющие. Для небольших отклонений частоты опорного генератора от частоты сигнала напряжение на выходе перемножителя yU можно представить в виде: ( )У ГU S f tω= × ∆ + , (12) где Г Гω ω∆ = - Сω - расстройка частот входного и опорного сигналов; f(t) - случайная функция с нулевым математическим ожиданием, энергетический спектр которой определяется по (11). Это напряжение поступает на фильтр – интегрирующую цепочку с постоянной времени ФΤ , далее на электронное запоминающее интегрирующее устройство (И) с постоянной времени Ти и коэффициентом усиления по постоянному току иΚ . Выходное напряжение (И) управляет частотой опорного генератора, причем частота генератора линейно зависит от выходного напряжения интегратора с коэффициентом ГΚ . Составим дифференциальное уравнение следящего фильтра: ( )1 U Г С Г и Г Г Г Ф и Ф U СР А S К f t Т К ω ω ωΚ Κ Κ∆ + ∆ + ∆ = − Τ Τ Τ ɺɺ ɺ (13) Это уравнение является флюктуационным. Для вычисления статистических характеристик ошибки Гω∆ воспользуемся аппаратом марковских процессов. В [5] показано, что при воздействии на следящую систему второго порядка стационарного случайного процесса с шириной спектра значительно превышающей полосу пропускания следящей системы, двумерная плотность вероятности ошибки и ее производной приближенно удовлетворяет двумерному уравнению Фоккера-Планка, т.е.: ( ) ( ) ( ) ( ) / / 0 02 2 ; ; ; ) ; ; ; , Г Г Г Г Г Г Г Гt Г Г Г Гt Г W W У Y Y dt W В Y Y dt W ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω −∞ −∞ ∂∆ ∆ = −∆ ∆ ∆ − ∂∆   ∂ ∂ ′− + Β ⋅ ∆ ∆ +  ∂∆ ∂∆      ∂     ′+ ∆ ∆   ∂∆     ∫ ∫ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ (14) где ( );Г ГW ω ω∆ ∆ ɺ - совместная плотность вероятности флюктуационной ошибки Гω∆ и ее производной Гω∆ ɺ ; ISSN 1815-8277. Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану). 2012. №9 42 [ ]ZΒ - функция корреляции соответствующих процессов Z. ( )1 U Г с Г U Г Г Ф U Ф U Ф S f t Т T T T T ω ωΚ Κ Α Κ ΚΥ = − ∆ − ∆ −ɺ Вычислим коэффициенты, входящие в уравнение Фоккера-Планка. Учитывая, что ( ) 0f t = , получаем: 1 U Г с Г Г Ф U Ф S T T T ω ωΚ Κ ΑΥ = − ∆ − ∆ɺ , 0 ; 0t Г В dt ω ′ −∞  ∂Υ ′Υ = ∂∆  ∫ ɺ . Обозначив: ( ) ( ) 20 0 ; U г t Г И Ф В dt f t f t t dt Т Тω ′ −∞ −∞    Κ Κ∂Υ ′ ′ ′Χ = Υ = +  ∂∆    ∫ ∫ ɺ , и, учитывая, что подынтегральное выражение представляет собой корреляционную функцию процесса f(t), поэтому сам интеграл определяется непрерывной частью спектральной плотности процесса f(t) на нулевой частоте G(0), т.е.: 2 (0)U Г И Ф G Т Т  Κ ΚΧ =     . Спектральная плотность помехи на выходе перемножителя G(ω ) определена соотношением (11), подставляя в которое среднеквадратичное значение: ( ))(ψAA.h стГCi 0sin250 2222 = , получим: ( )( )       +      = 2 2 2 2 1 0sin 4 а∆f ψ π τ ТТ ААΚΚ Χ m cт Ф ФИ ГСГU . (15) Подставив в (14) полученные значения Х и Υ , учитывая также, что ( );г гW ω ω∆ ∆ ɺ =0 вследствие стационарности ошибки системы, получим: [ ] 2 2 1 ( ; ) ( ; ) ( ; ) ( ; ) 0. Г Г Г Г Г Г Ф Г U Г С Г Г Г Г Г Г И Ф Г Г W W А S W W Т Т ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ∂ ∂Χ ∆ ∆ + ∆ ∆ ∆ + ∂∆ Τ ∂∆ Κ Κ ∂ ∂+ ∆ ∆ ∆ − ∆ ∆ ∆ = ∂∆ ∂∆ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ (16) ISSN 1815-8277. Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану). 2012. №9 43 Линейное уравнение в частных производных параболического типа (16) позволяет определить двумерную плотность вероятности ошибки Гω∆ и ее производной Гω∆ ɺ в совпадающие моменты времени ( ; )Г ГW ω ω∆ ∆ ɺ : 21 1 ( ; ) exp 2 2 U Г С U Г С Г Г Г Г И Ф И Ф А S А S W Х Т Т Х Т Т ω ω ω ω π Φ Φ   Κ Κ Κ Κ∆ ∆ = − ∆ + ∆   Τ Τ    ɺ ɺ . (17) Полученное решение удовлетворяет условиям нормировки плотности вероятности и граничным условиям. Из (17) получаем одномерную плотность вероятности ошибки, подставив значение Х, запишем: ( ГW ω∆ )= 2 0 exp 2 2 (0) С С И Г U U Г SА S И G G ω π Γ Α Τ Τ − ⋅∆   Κ Κ Κ Κ  . (18) Т.е. ошибка следящего фильтра в установившемся режиме распределена по нормальному закону с нулевым математическим ожиданием, ошибка и ее производная статистически независимы. Дисперсия ошибки 2 ωσ ∆ определяется соотношением: ( ) SΑ G Τ ΚΚ σ CИ ГU ∆ω 02 = . (19) Подставляя в (19) значения ( )0G и S, получим: ( )( ) ( )             ∆ + Τ ΚΚ = Φ ∆ 0cos 1 0 22 2 2 2 ст т ст Ф И ГГU аf ins А ψτ ψ π τ σ ω . (20) Для случая распределения (0)стψ по закону, определяемому соотношением (2), величины cos (0)стψ и ( )2sin 0стψ вычислены в работе [6]: ( )0cos стψ = ; 22 1 π а F ( )2 1 2 1;2;2 1 а− , ( ) ( )2 1 2 1 2 2 1;3;18 1 2 10sin аFаст −−=ψ . где F ( )1 ; ;Х У Z - вырожденная гипергеометрическая функция. Таким образом, рассмотренный следящий фильтр в установившемся состоянии при постоянной средней частоте спектра входного сигнала имеет только флюктуационную ошибку, и не имеет систематической составляющей, как «счетчики нулей». Увеличение периода фазирования генератора вызывает уменьшение дисперсии флюктуационной ошибки, ISSN 1815-8277. Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану). 2012. №9 44 однако, при больших отношениях сигнал/шум на входе (при а>3) эта зависимость слабо выражена. Выбор периода фазирования управляемого генератора определяется требуемой шириной частотной характеристики корреляционного дискриминатора, которая, в свою очередь, зависит от требуемой полосы захвата ФАПЧ и может регулироваться в широких пределах. Следовательно, у рассмотренного следящего фильтра полоса захвата определяется исключительно выбором длительности периода фазирования и не зависит от характеристик фильтра, как у стандартных ФАПЧ. Установив такие следящие фильтры на каждый из выбранных горизонтов измерения скорости течений, можно существенно повысить точность измерения за счет устранения некомпенсируемой систематической ошибки «счетчиков нулей». Литература 1. А.с. 538597, Способ определения составляющих скорости течения /Голод О.С., Сизов В.В. - 1975 2. Аграновский К.Ю. Измерение вертикального профиля скорости морских течений / Аграновский К.Ю., Голод О.С., Федоров А.К. //Технические средства изучения и освоения океана : Тезисы докладов. - Ленинград, 1978 3. Патент ФРГ. GoI P5/00N2721115 Bordsystem zur Messungder stromangsdechwindigreit einer Flussigkeit. / E. Prinz, G.Hauser, G.Leiser, 1978 4. Голод О.С. Использование коррелятора в системе АПЧ, 4 / Голод О.С., Гомзин В.Н., Итагович Ю.С., Калашников В.Г. // «Известия ВУЗов». Радиоэлектроники. – 1971. - № 1. – С. 5. Стратонович Р.П. Избранные вопросы теории флуктуаций в радиотехнике / Стратонович Р.П.. - М.: Сов. Радио, 1961. – 558 с. 6. Горяинов В.Т. Статистическая радиотехника / Горяинов В.Т., Журавлев А.Г., Тихонов В.И. - М.: Сов.радио, 1980. – 544 с. Стаття надійшла до редакції 05 грудня 2012 р. російською мовою © Є.Г. Борисов, О.С. Голод, В.Д. Лиференко ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ ДОПЛЕРІВСЬКИХ ВИМІРНИКІВ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРОФІЛЮ ШВИДКОСТІ ПЛИНІВ У статті досліджені властивості фільтра, що стежить, на основі фазового автоматичного підстроювання частоти, а також виведені вирази, що оцінюють його помилку. Розглянуто фактори, які впливають на помилку фільтра, що стежить, запропоновані шляхи вдосконалення вимірників швидкості плину. © Eugenie G. Borisov, Oleg S. Golod, Viktor D. Liferenko INCREASING OF THE ACCURACY OF DOPPLER MEASURERS OF VERTICAL PROFILE OF THE STREAMS’ SPEED In the article the tracking filter’s properties on the basis of phase locking are researched, and the expressions for its error estimating are concluded. The factors which affect the tracking filter’s error, are considered, and the ways of improvement of stream’s speed measurers are suggested.

Повышение точности доплеровских измерителей вертикального профиля скорости течений

Репозитарії

Схожі ресурси