Фазовые частотно-временные преобразования и их применение при синтезе высокоточных спектрально-импульсных преобразователей фазовых телеметрических систем

• Автор: Булатов, Виталий Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 426 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Обзор и анализ сигналов, элементов и средств ИИС

с позиции фазовых систем с МЗМ фазы

1.1 Измерительные сигналы и их преобразование

1.1.1 Систематизация сигналов и место в ней сигналов

фазовых ИИС с МЗМ фазы

1.1.2 Квантованные и дискретизированные сигналы

и их метрологические особенности

1.1.3 Влияние характера измерительных сигналов

на технологию фазовых измерений

1.1.4 Основные виды моделей сигналов и определение направления в создании моделей сигналов с МЗМ
1.2 Анализ методов и средств измерения фазы
с позиции измерения фазы с МЗМ
1.2.1 Электронные методы измерения сдвига фаз
1.2.2 Анализ метрологического обеспечения средств
измерения фаз
1.2.3 Анализ источников опорных колебаний
с позиции фазовых флюктуаций
1.2.4 Анализ методов и устройств измерения
фазовых флюктуаций
1.3 Оценка задач синтеза функциональных преобразователей
фазовых ИИС на основе общих положений
теории синтеза электрических цепей
1.4 Выводы
ГЛАВА 2. Методологическая основа для анализа фазовых
спектров сигналов с динамическими параметрами
2.1 Анализ проблемных положений
2.1.1 Спектральный анализ динамических процессов
2.1.2 Спектральный анализ квазипериодических процессов
2.1.3 Обобщение функций анализируемых процессов
2.2 Метод усиления энергии участков спектра
непериодического сигнала
2.2.1 Исследование свойств функции sin(mx)![% sin(x)]
2.2.2 Энергетическая оценка спектральной чистоты периодического сигнала на конечном интервале времени
2.2.3 Импульсная характеристика фильтра вида sin(mx)/sin(x)
2.3 Решение спектрального преобразования для обобщенной
временной функции
2.3.1 Определение спектральной характеристики аппроксимированного по формуле Ньютона сигнала (кубическая интерполяция)
2.3.2 Определение спектральной характеристики аппроксимированного сплайн-интерполяционным многочленом сигнала (кубическая интерполяция)
2.3.3 Определение спектральной характеристики сигнала непосредственно по его производным
(прямой метод)
2.3.4 Оценка погрешности определения фазовой составляющей спектральной плотности при аппроксимации функции сигнала интерполяционным многочленом
2.4 Метод анализа фазового спектра
2.4.1 Метод определения функции фазового спектра выравненного на временной оси сигнала
2.4.2 Комплексный метод определения фазового спектра
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. Методы воспроизведения широкодиапазонных фазовых спектров измерительных сигналов
на основе импульсных динамических объектов
3.1 Уравнения фазовой модуляции, определяемые изменением
формы ИДО между временными сечениями (МЗМ)
3.1.1 Постановка задачи
3.1.2 Уравнения фазовой модуляции для ИДО по варианту А
3.1.3 Уравнения фазовой модуляции для ИДО по варианту Б
3.1.4 Уравнения фазовой модуляции для ИДО по варианту В
3.1.5 Уравнения фазовой модуляции для ИДО по варианту Г
3.2 Оценка методической погрешности воспроизведения
фазы гармоник ИДО при МЗМ
3.2.1 Обобщенный способ воспроизведения ФМ сигнала
на основе изменения формы ИДО по МЗМ
3.2.2 Методическая систематическая погрешность и способы
ее устранения
3.2.3 Определение методической дискретной погрешности
3.3 Уравнения фазовой модуляции, определяемые смещением
ИДО между сечениями (МЗМ)
3.3.1 Постановка задачи
3.3.2 Определение взаимных свойств экспоненциальной и тригонометрической фазовых характеристик смещения
3.3.3 Оценка методической погрешности фазовой модуляции, основанной на взаимных свойствах двух интерпретаций
фазовых характеристик смещения
3.3.4 Определение взаимных свойств фазовой характеристики смещения и фазовой характеристики формы сигнала
3.4 Выводы

чете и настройке схемы необходимо добиваться идентичности как частотнофазовых, так и амплитудно-фазовых характеристик. Именно их неидентичность (в совокупностью с параметрами смесителей как составной частью характеристик) во времени и пространстве является источником вносимой погрешности преобразования фазы гетеродинным методом до 1% - 2% (до 6°) [123].
Исходя из вышеприведенного анализа, можно сделать очень важный вывод в определении одного из направлений улучшения метрологических характеристик структурного элемента фазовых ИИС - преобразователя «фаза —» величина информативного параметра» ВЧ сигнала с МЗМ фазы:
- за основу метода преобразования должен быть взят метод преобразования фазового сдвига во временной интервал;
- дальнейшие исследования сосредоточить в области разработки методов преобразования частоты, а точнее - метода трансформации фазы информативного колебания в область низких частот; при этом критерием ограничения величины промежуточной частоты сверху будет являться допустимая погрешность реализации метода преобразования фазового сдвига во временной интервал, а критерием ограничения снизу - допустимая погрешность аппроксимации фазовой функции при ее восстановлении по мгновенным значениям.
1.2.2 Анализ метрологического обеспечения средств измерения фаз
Основу метрологического обеспечения средств измерения фазы составляют государственные специальные эталоны и образцовые средства измерений, взаимодействующие между собой в соответствии с ГОСТ 8.139-75 и ГОСТ 8.194-76.
Эталон воспроизводит угол сдвига фаз в диапазоне 0°—360° при частоте 1000 Гц со среднеквадратическим отклонением от 0,3-10'3 до 10-10'3 град при неисключенной систематической составляющей от 2-10"4+10‘4^ (град) до 40-10"4+0,17 -10'4 97 (град), в зависимости от значения воспроизводимого угла