Исследование факторов, влияющих на погрешность измерения расстояния фазовым…
3
сигнала для классической схемы построения фазовых лазерных даль-
номеров (построенной на аналоговых фазометрах), схемы с исполь-
зованием синхронного фазового детектора и схемы, построенной на
синхронном квадратурном фазовом детекторе. Анализ графиков поз-
воляет заключить, что использование синхронного квадратурного
фазового детектора более предпочтительно.
В результате проведенных экспериментов на изготовленном
двухчастотном дальномере при частоте модуляции сигнала 80 МГц
погрешность определения расстояния, вносимая фазовым детекто-
ром, составила 0,5 мм.
Частота модуляции сигнала формируется задающим генератором.
В свою очередь, генератор имеет температурную нестабильность,
вызывающую сдвиг частоты модуляции относительно номинального
значения, а также высокочастотный джиттер фронтов формируемых
импульсов.
Рассмотрим сдвиг частоты на Δ
f
от номинального значения. Для
этого продифференцируем дальность
l
в формуле (1) по частоте
f
:
2
.
4
l
c
f
f
∂
ϕ =
∂ π
Тогда погрешность Δ
l
f
в зависимости от флуктуаций частоты
примет следующий вид:
2
.
4
f
c
l
f
f
ϕ
Δ =
Δ
π
Видно, что погрешность будет максимальной при наибольшем
значении Δφ, причем Δφ
max
= π.
Таким образом, предельное значение погрешности Δ
l
f
можно
найти по модифицированной формуле
2
.
4
f
c
l
f
f
Δ = Δ
(2)
Для определения Δ
f
воспользуемся паспортным значением средне-
квадратического отклонения (СКО) частоты генерации при изменении
окружающей температуры, характеризующим нестабильность генера-
тора. Обычно СКО выражается величиной
ppm
(
part per million
).
Погрешность частоты определяется по формуле
6
.
10
ppm f
f
Δ =
Таким образом, получаем формулу для расчета погрешности из-
мерения дальности, вызываемой погрешностью частоты модуляции,
в зависимости от частоты модуляции и параметра
ppm
:
