3.Фазова модуляція
У фазовій модуляції (ФМ) під дією модулятора змінюється початкова фаза несучого коливання. А так як модуляція здійснюється гармонічним сигналом, то рівняння ФМ коливань має вид
це
також індекс у фазовій модуляції.
Рівняння ЧМ і ФМ коливань описуються однаковими математичними виразами. Різниця лише в технічній реалізації управління несучими коливаннями.
Методи фазових вимірювань
Найважливіший параметр, що входить в знаходження довжини вимірюваної лінії, є величина фазового кута. Пошуки методів якнайточнішого і надійного його визначення продовжуються. А тому важливим є прагнення досягти результату без перевантаження віддалеміра складними технічними пристроями.
В
,
але з різними початковими фазами
.
Схема низькочастотного методу
u
);
)
Коливання, що виробляє і подає на змішувачі гетеродин
).
Різниця поточних фаз на вході та виході одна і таж:
Не
вдаючись до математичних викладок,
одержуємо частоту на виході, що є різницею
частот гетеродина і модулятора
,
а найважливіше те, що різниця фаз коливань
на виході змішувачів дорівнює різниці
фаз високочастотних коливань ω
,
що подаються на вхід змішувачів. З
застосуванням гетеродина фазометр
працює на значно нижчій частоті. Його
точність стала в 1000 разів вищою - до 2
кутових минут. З пониженням масштабної
частоти пришвидшився процес автоматизації
з застосуванням мікропроцесорних схем
і інтегруючих цифрових фазометрів. На
приладах з’явилися цифрові табло та
дисплеї. Опрацьований процесором
остаточний результат висвічується в
десятковій системі числення для читання
та в автоматичному режимі, на нагромаджувач,
для подальшого використання.
Способи вирішення неоднозначності
Фазометр далекоміра фіксує тільки різницю фаз що не перевищує 3600, або 2π в межах одного періоду. Для повної віддалі застосовується робоча формула з невідомою величиною N. N – ціле число періодів масштабних коливань, що вкладаються в часі τ інформаційного сигналу до відбивача і назад.
D=
( N+ΔN
)
=
( N+
)
.
На одній масштабній частоті ця задача не вирішується. Перші світлодалекоміри працювали в комплекті з частотоміром. Плавно змінювали масштабну частоту при умові, що на фазометрі різниці фаз не буде,тобто Δφ=0. Ця умова буде виконана тоді, коли в вимірювану віддаль укладеться без остачі. Формула спрощується:
D=
N
,
а
для наступної
D=
( N
+ 1 )
.
Відносно N
одержимо:
Підставивши в формулу для віддалі одержане число N, вирішуємо неоднозначність всієї вимірюваної лінії.
Через
високі вимоги до визначення частоти (
± 10 Гц) з часом перейшли на фіксовані
частоти. За допомогою перемикача лінія
вимірюється на трьох частотах: основній
ƒ
і
двох допоміжних
об’єднаних
співвідношенням
ƒ=10 ƒ' =100 ƒ".
Для цих частот справедливі рівняння:
D= ( N+ Δ N )
D=( N'+Δ
N' )
D = ( N"
+ ΔN" )
.
Приклад. Нехай /2=10 м, тоді '/2=100 м, "/2 =1000 м, а величини N, N', N" – це кількість 10-и, 100 і 1000 – метрових відрізків. що цілими вкладаються у вимірюваній лінії D. Ліва частина системи рівнянь однакова, а праві перемножуються відповідно на 10, 100 і 1000, то ж для кожного наступного рівняння кома в величинах N +ΔN переноситься вліво на один розряд. Ось як виглядатиме числовий вид системи рівнянь для лінії довжиною 1675,34 м:
D=( 67 + 0, 534 ) 10 = 675,34 м
D= ( 16 + 0, 723 ) 100=1675,3 м
D= ( 1 + 0, 675 ) 1000=1675 м.
З подовженням довжини хвилі, точність знижується, але стає можливим підтвердити справжню довжину лінії «грубо». Очевидно, для лінії 11675, 34 м треба ще нижчу масштабну частоту.
Щоб не ускладнювати схему далекоміра, є можливість взяти ці дані з топографічної карти.
При автоматизації процесу вирішення неоднозначності програмується пониження частот через коефіцієнт неоднозначності:
,
при
=
Щоб не розтягувати діапазон частот, застосовується ще одне зв’язане співвідношення:
ƒ=10
(ƒ–
)
= 100 ( ƒ-
).
Замість
частот ƒ= 15 МГц, ƒ'=1,5 МГц та ƒ"=
150 кГц будуть застосовані такі: ƒ
=15 МГц,
МГц,
ƒ
=
14,85 МГц.