|
| |
|
Слаботочка Книги раллакса случайные, они оцениваются среднеквадратическим значением а п = 0,15Д /ПД = 0,15ДДк, (6.9) где АДшк - цена деления шкалы дальности в километрах. б) Ошибки нелинейности развертки. Для удобства отсчета координат деления механических шкал распределяют равномерно, но это требует постоянства масштаба, а следовательно, и скорости развертки. В действительности напряжение развертки в той или иной мере отклоняется от линейно-возрастающего или линейно-падающего. Чем больше нелинейность развертки, тем больше погрешность отсчета и, в частности, ошибка интерполяции.  Среднеквадратическая такого рода ошибка Рис. 6.6. Экспоненциально-изменяющееся напряжение развертки. анр=рАДшн/8, (6.10) где Р - коэффициент нелинейности развертки, равный относительному приращению скорости развертки за время ее прямого хода Гдх. В случае экспоненциально-изменяющегося напряжения развертки и (рис. 6 6) =UxJE,l, (6.11) Uxm - амплитуда напряжения развертки; £а - напряжение источника питания генератора развертки; = UxmE - коэффициент использования напряжения этого источника. Если, например, при £а - 300 В коэффициент нелинейных искажений не должен превышать р = 1%, то амплитуда напряжения развертки будет не более Uxm = i-a р£а = 0,01 300 = 3 В. В таких условиях требуется большое усиление напряжения развертки, при котором трудно избежать дополнительных нелинейных искажений. Обычно генератор развертки дополняют цепями отрицательной и положительной обратной связи или добиваются другими средствами того, чтобы еще до усилителя напряжение развертки было достаточно близким к линейно-равномерному при значительно большей амплитуде, чем в приведенном примере. Тогда ошибка дальности Онр, вызванная нелинейностью развертки, станет меньше. в) Всякая-нестабильность напряжений, питающих генератор развертки и ЭЛТ, старение ламп, транзисторов и деталей в той или иной мере отражаюжя на скорости и масштабе развертки. В связи с этим механическая шкала дальности периодически калибруется с помощью генератора калибрационных масштабных меток. По этим меткам скорость и начало развертки приводятся в соответствие со шкалой индикатора. Если генератор масштабных импульсов не отключать от ЭЛТ, то можно отказаться от механической шкалы и отсчет дальности производить по полученной электронной шкале (рис. 6.1). Тем самым исклю- чаются ошибки, вызванные параллаксом (шкала дальности и отметки целей находятся в одной плоскости) и нелинейностью развертки (интервал между метками электронной шкалы определяется скоростью развертки на любом участке шкалы). Ошибки интерполяции сохраняются. Метки электронной шкалы амплитудные, если масштабные импульсы подаются на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ, или яр-костные, если масштабные импульсы цодводятся к управляющему электроду или катоду трубки. И в том, и в другом случае электронная шкала усложняет наблюдение за импульсами целей. Кроме того, отсчет дальности затрудняется отсутствием надписей на метках шкалы.
 Рис. 6.7. Влияние уровня шумов и качества фокусировки луча в ЭЛТ на ошибку совмещения. г) Ошибки совмещения. Пусть отсчет дальности производится сов-мещением механического визира 3 (см. рис. 6.3, в) с фронтом отметки импульса цели, причем фокусировка в ЭЛТ идеальная и шумов нет. Тогда видеоимпульс на экране трубки описывается ломаной линией ABCDE (рис. 6.7, а). Угол наклона фронта & определяется тем, что за время длительности фронта Тф электронный пучок проходит по оси Л1 со скоростью развертки Up расстояние VpXф и одновременно смещается по вертикали на расстояние, равное произведению напряжения сигнала и с на чувствительность трубки hy по оси у. (6.12) Так как полоса пропускания приемника А/дроп равной мере ограничивает воспроизводимый спектр частот сигналов и шумов, то длительность шумовых выбросов того же порядка (1/А/проп), что и сигналов (Ти 1/А/проп)- Выбросы хаотически изменяют контур сигнала, но зрение интегрирует флуктуации, и оператор юспринимает выбросы как расширение контуров сигнала (рис. 6.7, б). Это особенно затрудняет выявление начала фронта, в связи с чем измерения производят на некоторой высоте/г над линией развертки, но и здесь точка О пересечения визира с фронтом импульса определяется с ошибкой дальности АДш, которая может достичь величины F0 = 0L, деленной на масштаб развертки /Пд. Учитывая также, что в треугольнике FGL вы- сота GL равна действующему значению напряжения шумов (/щ Умноженному на чувствительность трубки hy, можем записать tg* = GL/Fh = hy UJ2F0 = hy UJUAJla, /Пд. (6.13) Приравниваем правые части выражений (6.12), (6.13) и находим ошибку совмещения, обусловленную шумами: -АДш = /г Ч/шУрТф/2тд/г {/е = УрТф{ 2/Пд{/о. (6.14) Независимо от шумов очертания импульса расплываются за счет несовершенной фокусировки на величину диаметра пятна NP = (рис. 6.7, е). Это вызывает ошибку совмещения ДДф, которую определяем из прямоугольного треугольника MNP и формулы (6.12): АДф = МР/2/Пд = Л/Р/2/Пд sin * = dn cosec §/2/Пд = = d К I +ctg * / 2/n = da V\ + (f p Тф/Л f/e)V2m . (6.15) Поскольку расширение контуров импульса, вызванное шумами и несовершенной фйкусировкой, имеет случайный характер, то связанную с этим ошибку совмещения можно выразить формулой ДД, = КАД1+АДГ = = Vvl т иЬ.!Щ -f [1+ (tp xlhy Ucf] I 2тд. (6.16) Таким образом, ошибка совмеи{ения тем меньше, чем больше мас-итаб дальности, отношение сигнал/шум и чувствительность трубки, а также чем меньше длительность фронта и диаметр пятна {выше показатель фокусировки Qф). Теперь можно понять, что из перечисленных- в § 34 свойств индикаторов с кольцевой разверткой особенно важны: высокая равномерность и стабильность масштаба дальности /Кд, а также трехкратное (точнее, в я раз) увеличение /Пд за счет удлинения линии развертки. Все это позволяет добиться высокой точности отсчета даже по механической шкале с применением механического визира. - Индикаторы типа J имеют и недостатки: отсчет дальности по круговой шкале более затруднен, чем по прямолинейной; ЭЛТ усложняется введением центрального электрода; чувствительность трубки по центральному электроду низкая, и это требует повышения амплитуды видеоимпульсов до ста и более вольт. 36 2. /Яетоды последовательного отсчета и электронного визира. Метод последовательного отсчета требует применения двух ЭЛТ с одинаковыми или различными законами изменения напряжения развертки. На одной ЭЛТ просматривается весь диапазон дальности, причем дальность цели определяется грубо, скажем, выражается целым числом километров, а на другой трубке просматривается лишь небольшая часть этого диапазона, что позволяет уточнить дальность цели. Вторая шкала, следовательно, является нониусом относительно первой, и искомая дальность определяется суммированием показаний обеих шкал. Отсюда происходят такие названия метода, как двухшкальный, нониусный и последовательного отсчета. Высокая точность измерения достигается прежде всего значительным укрупнением масштаба развертки. Это же способствует повышению разрешающей способности станции по дальности. Метод отсчета с помощью электронного визира. Такой визир создается генератором измерительного импульса, который подается на вертикально отклоняющую пластину (рис. 6.8). Измерительный импульс в отличие от масштабных должен иметь переменную задержку относительно импульса передатчика. В связи с этим импульсом синхронизации запускаются не только каналы развертки и формирования импульсов подсвета, но и схема временной задержки, которая определяет начало генерирования измерительного импульса. Задержка регулируется линейным потенциометром П. /tew/? paiSeflm/fu  Расширитель Генератор напряжения разЯертт Пара- J фивнь/й усилитель [ 11 J. Схема , leMOHHOu заЗержки измерительных импульсов Формирава-тель , импульсов поЗсВета  Рис. 6.8. Функциональная схема измерения дальности с помощью электроииого визира. Измерительный импульс при прямоугольной форме и соответствующей полярности на К-пластинах создает визир 4 в форме колодца . Вращая движок потенциометра П, визир перемещают вдоль линии развертки до попадания в него отметки наблюдаемой цели 5. Так как это происходит, когда задержка импульса визира равна времени /д = = 2Д/с, то дальность цели Д отсчитывают по шкале потенциометра. В таких условиях ЭЛТ не является измерительным прибором. Значит, отпадают ошибки, вызванные параллаксом, нелинейностью развертки, смещением начала развертки и др. Сохраняется ошибка совмещения (0,3 - 0,5)п д, вызванная несовершенной фокусировкой, и появляются ошибки, связанные,с интерполяцией по шкале потенциометра (0,05 - 0,1 от деления шкалы) и нестабильностью задержки. , Ошибка задержки различная для разных схем. В наименее совершенной схеме временной задержки - со ждущим мультивибратором- погрешность достигает нескольких процентов. Особенно ощущается изменение задержки в результате старения деталей и смены ламп. Более совершенная схема - фантастроннЫй генератор с катодной связью - позволяет получить задержку с нестабильностью 1 % от максимальной. Ошибка задержки уменьшается до десятых долей процента, если перейти к схеме, основанной на сравнении пилообразного напряжения с опорным. Высокую точность задержки (0,01-0,1%) обеспечивает фазовращатель синусоидального напряжения, полученного от кварцевого генератора 148, т. 31. Пример 6,1. Индикатор с электронным визиром, рассчитанным на измерение дальности до Дмакс = 20 км, имеет ЭЛТ с диаметром эк раиа dp = 38 см и разрешаю1цей способностью Qф = 200, Определить результирующую среднеквадратическую ошибку отсчета дальности, если цена деления шкалы потенциометра схемы задержки АДщк = 100 м; работа этой схемы основана на сравнении пилообразного напряжения с опорным (Одад = 0,15% Дмакс); нбсовершенная фокусировка вызывает ошибку отсчета Оо == 0,4п Пд. Длина линии развертки при коэффициенте использования экрана kp = 0,9 равна /р = Артр = 0.9 380 = 342 мм. Масштаб дальности /Пд = /р/Дмакс = 342/20 == 17,1 мм/км. Ошибка совмещения, обусловленная несовершенной фокусировкой: Оо = 0,4й Пд = 0,4тр Пд(Зф=0,4-380/17,1-200 = 0,04км = 40 м. Ошибка, обусловленная нестабильностью задержки: Озад =! = 0,15%Дмакс = 0,0015 20 = 0,03 км = 30 м. Ошибка интерполяции по шкале потенциометра дальности сгр ,т = 0,05АДш = 0,05 . 100 = 5 м. Результирующая среднеквадратическая ошибка отсчета Оотс = К(Тс + а1ад + ат =Kl6-10 + 9.10+25 ~ 50 м. Наиболее совершенный метод отсчета совмещает в себе двухшкаль-ность с электронным визиром. § 37. Калибраторы дальности Кйлибрационное напряжение обычно представляет собой импульсы, период следования которых с большой точностью соответствует определенному интервалу между масштабными метками. Например, для калибровки двухкилометровыми масштабными метками (АДк = 2 км) частота калибрационного напряжения должна быть равна f к = 1/7к= = с/2ДДк = 3 10V2 . 2 . 10 = 0,75 . 10 Гц = 75 кГц. Калибрациониые импульсы должны быть-высокостабильными по частоте следования, иметь минимальную длительность и большую крутизну фронта. Если РЛС синхронизируется импульсами модулятора, то калиб-рациоиное напряжение тоже должно синхронизироваться от передатчика, а это значит, что калибратор дальности нужно возбуждать ударно (периодически). Такой калибратор не может быть построен на основе кварцевого генератора, ударное возбуждение которого крайне сложно. Для этой цели пригоден генератор с ударным возбуждением высокодобротиого контура, иа основе которого построен калибратор, представленный иа рис. 6.9. Пусковой импульс % запускает расширитель, импульсы которого управляют генератором с ударным возбуждением. Каждая серия синусоида,ггьных колебаний Ug этого генератора имеет частоту 15 кГц и длительность прямого хода развертки. Двухсторонний ограничитель-усилитель преобразует их в прямоугольные колебания и. Последние 146 I дифференцируются одной цепью R, С и принимают форму остроконечных импульсов 5 чередующейся полярности. Если их подвергнуть одностороннему ограничению и обострить, то получатся масштабные импульсы с частотой следования 15 кГц, т. е. с интервалом, соответствующим дальности 10 км. При шкале дальности в сотни километров таких импульсов очень много и различить их иа экране трудно (на метках нет надписей). В связи с этим каждым пятым положительным импульсом Ид запускает. Расширитель импутсрВ Генератор (1ъ с ударным возбутЕМивм Ограничи- твль-усилитеМ щДифферЕ/г-\й-, цируюи(иё цепи Ограничитель Усилитель а эмиттернд/а. рввторитель Uz Делителе vacmoma us\ о t-ii-i i-ii-I г- , l MiWii ШШ iiliiii Imiliiii hi Рис. 6.9. Фуикциоиальиая схема и временные диаграммы напряжений канала калибрационных (маспуабных) меток. imiiii 11 i ся делитель частоты, генерирующий импульсы Ид длительность10 около 300 мкс (45 км). После дифференцирования их другой цепью RC образуются 50-километровые импульсы большей амплитуды, чем 10-километровые. И те, и другие (щ) выделяются иа общем сопротивлении и после ограничения сохраняют Одну полярность (ug). Усилитель меняет полярность масштабных импульсов щ с положительной на отрицательную (Ыд) и одновременно обостряет эти импульсы. Иногда калибратор дополняют катодным (эмиттерным) повторителем, чтобы последний, благодаря своим большому входному и малому выходному сопротивлениям, служил буферным каскадом между калибратором, с одной стороны, и электронно-лучевой трубкой и другими цепями, с другой. Калибраторы дальности с ударным возбуждением контура применяются в дальномерах малой и средней точности. Если требуется высокая точность измерения дальности пррядка 10 - 10 то мо- 999999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [23] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 |
||||||||