Kirish dopler ta'sirini o'lchash xatosi

U hop \u003d K sakrash * D hop (3.21)
qaerda K hop doimiy ko'lamli omil.

To'liq tezlikni proektsiyalash qiymatlari V x, V Y, V z aks ettiruvchi sirt tabiati va antenna nurlarining haqiqiy ko'rish burchaklarining va transmitter chastotasining nominal qiymatlaridan chetga chiqishi sababli Dopler spektrining siljishini hisobga olgan holda.

DISS-7 metrda shunday deb taxmin qilinadi V x \u003d V x, V Y \u003d V y, V z \u003d V z.
DISS-15 metrda aks etuvchi (sirt SUSHA-MORE tugmachasi tomonidan amalga oshiriladi. "Dengiz" rejimida ishlaganda tezlik vektori komponentlarining parametrlarini o'lchov o'lchovlari "Quruq" rejimidagi tarozilarga nisbatan majburiy ravishda (2,0 ± 0,3)% ga oshiriladi) ...

To'liq tezlik komponentlarini hisoblash V x, V Y, V z DISS o'lchagichi tomonidan ishlab chiqarilgan ma'lumotlarga ko'ra bort kompyuterida yoki ixtisoslashgan navigatsiya kompyuterlarida amalga oshiriladi.

3.4 Dopler effektini qo'llash
Dopler radar
Ob'ektdan aks etgan signal chastotasining o'zgarishini o'lchaydigan radar. Chastotani o'zgartirib, ob'ekt tezligining radiusli komponenti hisoblanadi (tezlikning ob'ekt va radar orqali o'tuvchi tekis chiziqqa proektsiyasi). Dopler radarlari turli sohalarda qo'llanilishi mumkin: samolyotlar, kemalar, avtoulovlar, gidrometeorlar (masalan, bulutlar), dengiz va daryo oqimlari va boshqa narsalarning tezligini aniqlash uchun.
Astronomiya
3.8-rasm - Dopler effekti yordamida Yerning Quyosh atrofida aylanishini isbotlash.
- Spektr chiziqlarining siljishi asosida yulduzlar, galaktikalar va boshqa osmon jismlarining harakatlanishining radiusli tezligi aniqlanadi.
Dopler effekti yordamida ularning radial tezligi osmon jismlari spektridan aniqlanadi. Yorug'lik tebranishlarining to'lqin uzunliklarini o'zgartirish manba spektridagi barcha spektral chiziqlar uzoq to'lqinlarga, agar uning radius tezligi kuzatuvchidan (qizil siljish) yo'naltirilgan bo'lsa, qisqa tomonga, agar radius tezligi yo'nalishi kuzatuvchiga to'g'ri kelsa (binafsha siljish) ). Agar yorug'lik tezligi bilan solishtirganda manbaning tezligi kichik bo'lsa (300000 km / s), u holda radius tezligi har qanday spektral chiziq to'lqin uzunligining o'zgarishiga ko'paytirilgan va statsionar manbadagi bir xil chiziq to'lqin uzunligiga bo'linadigan yorug'lik tezligiga teng.
Spektral chiziqlar kengligining oshishi yulduzlarning haroratini aniqlaydi
İnvaziv bo'lmagan oqim tezligini o'lchash
Dopler effekti suyuqlik va gazlarning oqim tezligini o'lchaydi. Ushbu usulning afzalligi shundaki, siz to'g'ridan-to'g'ri oqimga sensorlarni qo'yishingiz shart emas. Tezlik ultratovushning muhitning bir hil bo'lmaganligiga tarqalishi bilan aniqlanadi (suspenziya zarralari, asosiy oqim bilan aralashmaydigan suyuq tomchilar, gaz pufakchalari).
Avtomobil signalizatsiyasi
Avtomobil yaqinida va ichkarisida harakatlanuvchi narsalarni aniqlash uchun
Koordinatalarni aniqlash
Cospas-Sarsat sun'iy yo'ldosh tizimida erdagi favqulodda transmitterning koordinatalari sun'iy yo'ldosh tomonidan undan olingan radio signaldan Dopler effektidan foydalanib aniqlanadi.
4 ... Ushbu jismoniy ta'sirga asoslangan o'lchovlarning aniqligini cheklaydigan xatolar manbalari
Ushbu effektdan foydalanishda yuzaga kelishi sababli quyidagi turdagi xatolar yuz berishi mumkin:
Instrumental / instrumental xatolar - ishlatilgan o'lchov vositalarining xatolari bilan belgilanadigan va ishlash printsipining nomukammalligi, shkala darajasining noto'g'riligi, qurilmaning noto'g'riligi tufayli kelib chiqadigan xatolar;
Uslubiy xatolar - usulning nomukammalligi, shuningdek, usul asosida yotadigan soddalashtirish natijasida kelib chiqqan xatolar;
Subyektiv / operator / shaxsiy xatolar - operatorning ehtiyotkorlik darajasi, konsentratsiyasi, tayyorligi va boshqa fazilatlari sababli xatolar.
Xatolarning asosiy manbalari:
Harorat o'zgarishi sababli qurilma qismlarining mexanik deformatsiyasi;
Sensor magnit buzilishi;
Elektrostatik maydon;
Hisoblagichning yaqin atrofidagi qurilmalardan magnit maydonlari hisoblagichning metall qismlariga ta'sir qilishi mumkin.
Doppler er tezligi va burilish burchagi o'lchagichi DISS-7 XYZ samolyot koordinatalar tizimidagi to'liq er tezligi vektorining tarkibiy qismlarini doimiy ravishda avtomatik hisoblash uchun mo'ljallangan.
Bu zamin tezligini, burilish burchagini va vektorlar orasidagi vertikal tekislikdagi burchakni o'lchashga teng, va bu erda er tezligi vektori, bu gorizontal tekislikka to'liq er tezligi vektorining proektsiyasi.
DISS-7 PNK parvoz-navigatsiya majmuasi tarkibida ishlaydi va quyidagi taktik-texnik ma'lumotlarga ega.
DISS-7 ning taktik va texnik ma'lumotlari:
Radiatsiya turi doimiydir;
Oddiy iqlim sharoitida yuqori sifatli tebranishlarning radiatsiya chastotasi, boshqa iqlim sharoitida - MGts;
Transmitterning kuchi yo'q< 2 Вт;
Dopler chastotasi o'lchovi 1,5 soat 32 kHz;
Antenna nurlarini almashtirish chastotasi 2,5 ± 0,25 Hz;
Uzluksiz ishlash vaqti 12 soat;
Ishning balandligi 200 dan 20000 m gacha, burilish va balandlik burchaklarida\u003e ± 30 daraja emas va 20000 dan 30000 m gacha bo'lgan balandliklarda\u003e ± 5 darajagacha emas;
Suv sathidan uchib o'tishda DISS-7 kamida 2 ball to'lqinlarda o'lchovni ta'minlaydi;
Qabul qiluvchining sezgirligi 113 dB / mVt dan yomon emas;
O'rtacha o'lchov xatosi\u003e 0,9% emas;
Metr og'irligi 29 kg;
Umumiy o'lchamlari 666 x 406 x 231 mm;
Ta'minot kuchlanishi:
~ 115 V, 400 Hz, oqim sarfi 2 A gacha;
27 V, oqim iste'moli 2,5 A gacha;
Foydalanish shartlari:
Atrof muhit harorati, minus 60 dan ortiqcha 60 ° S gacha;
Nisbiy namlik + 35 ° S da\u003e 98% emas;
Havo bosimi emas< 15 мм рт. ст.
Hozirgi vaqtda avtonom samolyot navigatsiya vositalari keng tarqalgan. Ular qatoriga ob'ekt tezligi vektorining doppler metrlari kiradi. Ularning eng keng tarqalgani er tezligi va burilish burchagi (DISS) uchun Dopler o'lchagichlari.
Samolyotning erdagi tezligi odatda uning tezligining yer yuzasiga nisbatan gorizontal proektsiyasi sifatida tushuniladi. Yerning tezligi V havo tezligi V va U shamol tezligi bilan navigatsiya uchburchagi bilan bog'liq bo'lib, unda havo vektorlari orasidagi q burchagi va er tezligi burilish burchagi deb ataladi, chunki u shamol ta'sirida. Dopler o'lchagich, er yuzida aks etgan signalning chastota spektridan to'g'ridan-to'g'ri er tezligini aniqlashga imkon beradi, Dopler effekti asosida, bu ob'ektning tezligiga qarab ob'ektdan aks ettirilgan signal chastotasini o'zgartirishdan iborat.
Samolyotning gorizontal uchishida tezlik vektorining W nurlanish yo'nalishi bo'yicha etarlicha katta proektsiyasini ta'minlash va sirtdan DISS yo'nalishida sezilarli aks ettirish uchun sirtning qiyalik nurlanishidan foydalaniladi.
Agar nurlangan maydonda sirtning aks etuvchi xususiyatlari taxminan bir xil bo'lsa, u holda aks ettirilgan signalning chastota spektri konvertining shakli vertikal tekislikdagi metrning antenna naqshining shakli bilan aniqlanadi. Bu holda maksimal quvvat spektrning o'rtacha chastotasida antenna naqshining o'qi yo'nalishiga mos keladigan signalga ega.
Samolyotning erdagi tezligini o'lchash uchun Dopler spektrining o'rtacha chastotasini topish kerak Fw 0 ... Agar V vektor gorizontal bo'lsa va gorizontal va ichida r burchak hosil qilsa 0 vertikal tekisliklarda, keyin:
Agar nurlanish yo'nalishi gorizontal tekislikdagi W vektoriga to'g'ri keladigan bo'lsa, u holda burchak r \u003d 0 va o'sish maksimal darajaga etadi:
Agar l ma'lum bo'lsa siz va 0 , keyin er tezligi W to'g'ridan-to'g'ri o'lchov bilan aniqlanishi mumkin Fw t chastota hisoblagichidan foydalanish.
Yagona nurli radio tezlikni o'lchagichlari, o'lchov aniqligi juda past bo'lgani uchun ishlatilmaydi. Ushbu noaniqlik, avvalambor, o'lchov xatosi tufayli DND o'qining W vektoriga to'g'ri kelmasligi tufayli yuzaga keladi. Tezlikni bitta nurli asbob bilan o'lchashdagi xatolarning ikkinchi muhim sababi bu samolyot rulosidir. Ushbu xato, samolyot rulosining har bir darajasi uchun asbob o'qishining haqiqiy tezligidan 0,05% og'ishiga etadi.
Roll xatosi samolyot antennasini gorizontal tekislikda barqarorlashtirish yoki hisoblash moslamasida ma'lumotlarni qayta ishlashda rulonli tuzatishlarni kiritish orqali qoplanishi mumkin. Biroq, bu tabiiy ravishda kalkulyatorning og'irlashuviga va og'irligiga olib keladi, bir nurli o'lchov usulining organik kamchiliklarini bartaraf etmasdan, shuningdek, o'lchangan tebranishlar chastotasining barqarorligiga yuqori talablarni o'z ichiga oladi.
Tezlikni o'lchashning aniqligini oshirishning eng oqilona usuli bu ikki, uch yoki to'rtta yo'nalishda chiqaradigan ko'p nurli metrlardan foydalanishdir.
Dopler effektiga asoslangan ko'p nurli tezlik vektor o'lchagichlari samolyot va vertolyotnikiga bo'linadi. DISS samolyotlarida tezlik vektorining uzunlamasına va ko'ndalang komponentlari o'lchanadi, vertolyot tizimlarida esa tezlikning vertikal komponenti ham o'lchanadi. Bundan tashqari, samolyot DISS uchun tezlik vektorining belgisi oldindan noma'lum bo'lib, u hover rejimida nolga teng bo'lishi mumkin. O'lchagan tezliklarning maksimal qiymatlari farq qiladi, o'lchovning balandligi shift - ular samolyot tizimlari uchun o'n baravar yuqori. Biroq, vertolyot hisoblagichlaridan chiqish ma'lumotlarining hajmi to'liq tezlik vektorini o'lchash zarurati tufayli kattaroqdir. DISS vertolyoti kosmik kemalarni yumshoq qo'nish uchun, samolyotlar esa qanotli raketalar va ekranoplanlarni boshqarish uchun ishlatiladi.
4.1-rasm - DISSning blok diagrammasi
Soddalashtirilgan blok diagrammasi rasmda ko'rsatilgan tezlik vektor o'lchagichi tarkibiga uchta yoki to'rtta nurni hosil qiluvchi antenna moslamasi, qabul qilgich, signalni qayta ishlash moslamasi, tezlik komponentlari kalkulyatori va displey moslamasi kiradi. Odatda DISS ma'lumotlari to'g'ridan-to'g'ri samolyotning avtomatik boshqaruv tizimiga kiritiladi.
V vektor har doim oldinga yo'naltirilgan va tezlikning vertikal komponenti bo'lmagan gorizontal parvoz uchun ko'p nurli DISS ishlash printsipini ko'rib chiqamiz. Uch yoki to'rtta nurlardan foydalanish zarurligini tushunish uchun avval ikkita nurli tizimlarni o'rganamiz.
Tuproq tezligini va burilish burchagini o'lchashda antenna tizimi ikkita antenna nuriga mos keladigan qabul qiluvchi kanallari chiqishidagi signallarning spektrlari mos kelguncha aylanadi. Bunday holda, nurlarning simmetriya o'qi V vektoriga to'g'ri keladi va bu o'q bilan samolyot o'qi orasidagi burilish burchagi c ga teng. Ikki nurli tizimning aniqligi bitta nurli tizimnikiga qaraganda yuqori, chunki antenna aylantirilganda nurlar teng chastotali chiziqlarni to'g'ri chiziqqa yaqin burchak bilan kesib o'tadi va bu tizimning yuqori sezgirligini ta'minlaydi.
Agar chastotalarning tengligini o'lchashda bo'lsa Fw 1 va Fw 2 noto'g'ri o'rnatilgani, bu drift burchagini aniqlashda xatolikka olib keladi, ammo bitta nurli tizimga qaraganda deyarli 30 baravar kam. Biroq, rulon tufayli xatolik bitta nurli tizim bilan bir xil bo'lib qolmoqda, ya'ni u asossiz darajada yuqori.
Oldinga va orqaga yo'naltirilgan nurli ikki tomonlama tizimlardan foydalanganda er tezligini o'lchash aniqligi ancha yaxshilanadi. Bunday konstruktiv echim er tezligini o'lchash xatolarini yana 3-5 baravar kamaytirishga imkon beradi. Shu bilan birga, burilish burchagini o'lchashdagi xatolik bitta nurli tizimdagi kabi deyarli qolmoqda.
Shubhasiz, ham burilish burchagi, ham er tezligini o'lchash aniqligini bir vaqtning o'zida oshirish tizimdagi uch yoki to'rtta nurlardan foydalanishga imkon beradi.
Antenna tizimini burab, farq chastotalarining tengligiga erishgan holda, burilish burchagini antenna tizimining samolyot o'qiga nisbatan pozitsiyasi va er tezligini o'lchagan farq chastotasi bilan aniqlash mumkin.
Antenna tizimi samolyot o'qiga nisbatan harakatsiz bo'lganda, W va q qiymatlari hisoblash moslamasi yordamida oddiy tenglamalarni echish orqali topiladi.
To'rt nurli tizim uzunlamasına va ko'ndalang ikki nurli tizimlarning afzalliklarini birlashtiradi, bu apparatning uzunlamasına va lateral rulonlari tufayli xatolarning sezilarli darajada pasayishidan iborat, chunki ularning ta'siri qarama-qarshi yo'naltirilgan nurlarning Doppler siljishlarini olib tashlash bilan deyarli qoplanadi. Dopler siljishidagi o'zgarishlarga yuqori sezgirlik samolyot o'qi gorizontal tekislikda burilganda saqlanib qoladi, bu esa burilish burchagi yoki lateral tezlik komponentini yuqori aniqlikda topishga imkon beradi. Tizimning katta afzalligi, shuningdek, qisqa muddatli chastotali barqarorlikka bo'lgan talablarning kamayishi hisoblanadi, chunki o'zaro ta'sir qiluvchi kanal signallari taxminan teng masofadan kelib chiqadi va ularning vaqt o'zgarishi kichikdir. Tizimda uchta nurni ishlatganda amalda bir xil natijalarga erishish mumkin.
DISSning texnik qurilishi ko'p jihatdan tanlangan radiatsiya rejimiga bog'liq. Hozirgi vaqtda modulyatsiyasiz yoki chastotali modulyatsiyali uzluksiz nurlanish tizimlari, shuningdek, past va yuqori ish tsiklining impulsli nurlanishi bo'lgan tizimlar qo'llanilmoqda.
Modulyatsiyasiz uzluksiz nurlanish tizimining asosiy afzalligi - bu signal energiyasining eng to'liq ishlatilishini ta'minlaydigan, shuningdek, uzatuvchi, qabul qiluvchi va indikator uchun nisbatan oddiy moslama bo'lgan bir chastota diapazonidagi aks ettirilgan signal spektrining konsentratsiyasi. Ushbu tizimning nochorligi faza va amplituda modulyatsiyalangan shovqinning juda yuqori darajasidir, bu esa qabul qiluvchining sezgirligini pasayishiga olib keladi.
Shovqin ta'sirini kamaytirish uchun chastotali yoki impuls modulyatsiyali tizimlardan foydalaniladi. Chastotani modulyatsiya qilish yanada keng tarqaldi.
Impulsli nurlanishdan foydalanish uchun bitta samolyotda ikkita oraliq antenna ishlatiladi. Ushbu usul tizimni og'irroq va murakkablashtiradi.
DISS-dan foydalanish, ayniqsa, inertial navigatsiya tizimi, havo tezligi sensori, vertikal yo'nalish, qisqa masofali navigatsiya uchun goniometrik-masofa o'lchagich tizimi, uzoq masofali navigatsiya uchun radio tizim, bort radar kabi navigatsiya qurilmalari bilan birgalikda parvozni boshqarish ishonchliligi va aniqligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. parvoz va navigatsiya komplekslarining elementi.
Xulosa
Dopler effekti fan va kundalik hayotda keng qo'llaniladi. U butun dunyo bo'ylab politsiya radarlarida tezlik chegarasidan oshib ketgan yo'l harakati qoidalarini buzuvchilarni ushlash va jarimaga tortish uchun ishlatiladi. Radar tabanchasi sizning avtomobilingizning metall korpusidan aks etadigan radio to'lqin signalini chiqaradi (odatda VHF yoki mikroto'lqinli diapazonda). Signal Dopler chastotasi o'zgarishi bilan radarga qaytadi, uning qiymati avtomobil tezligiga bog'liq. Kiruvchi va chiquvchi signallarning chastotalarini taqqoslab, qurilma avtomatik ravishda sizning avtomobilingiz tezligini hisoblab chiqadi va uni ekranda aks ettiradi.
Dopler effektining biroz ko'proq ezotermik qo'llanilishi astrofizikada topilgan: xususan, Edvin Xabbl birinchi marta eng so'nggi teleskop bilan eng yaqin galaktikalargacha bo'lgan masofani o'lchab, bir vaqtning o'zida ularning atom nurlanishining spektrida qizil doppler siljishini aniqladi, bu galaktikalar bizdan uzoqlashmoqda degan xulosaga keldi. Darhaqiqat, bu xuddi siz ko'zingizni yumib, birdan sizga tanish bo'lgan model rusumli mashinaning dvigatelining ovozi kerak bo'lgandan pastroq ekanligini eshitib, mashina sizdan uzoqlashib ketayapti degan xulosaga kelgandek aniq edi. Xabbl, bundan tashqari, galaktika qanchalik uzoq bo'lsa, qizil siljish qanchalik kuchli (va u bizdan tezroq uchib ketishini) aniqlaganida, u koinot kengayib borayotganini angladi. Bu Katta portlash nazariyasiga birinchi qadam edi.
Eng ajablanarli tomoni shundaki, Dopler effekti, shuningdek, tebranish chastotalari radioaktiv nurlanishda bo'lgani kabi katta bo'lsa, manba va absorberning nisbiy tezligi soniyada millimetrga teng bo'lsa ham ishlaydi. Ya'ni Dopler effekti tufayli gamma kvantlarining energiyasi juda oz miqdorda o'zgaradi. U yadroli gamma-rezonans spektrometrlarida ishlatiladi.