лів із заданим законом амплітудної модуляції і невідомим параметром (= ф), визначальним тимчасове положення пачки імпульсів, оскільки саме такий вигляд мають розтягнуті импулься після стробоскопической обробки. При цьому завдання точного вимірювання параметра має сенс за умови, що попередньо виконана операція пошуку та селекції імпульсів, передавальних амплітудну інформацію, так що корисний сигнал являє собою дискретну функцію виду:
, (3.22)
де д - функція використовується для опису періодичної послідовності імпульсів з відомим тимчасовим положенням, форма яких не грає ролі з погляду подальшої обробки сигналу. Так як вся інформація закладена тільки в амплітудах імпульсів.
Вираз для першого алгоритму обробки прийнятої реалізації має вигляд [7]:
| ф =, (3.23)
де - вибіркові значення реалізації в дискретні моменти часу, що відповідають відомих моментах приходу сигнальних імпульсів;- Вагові коефіцієнти, обчислювані заздалегідь для дискретних значень параметра.
Малюнок 3.26 - Тимчасові діаграми, що пояснюють визначення вагових коефіцієнтів в оптимальному алгоритмі діскрімінірованія:
а) б) в)
Для спрощення апаратної реалізації пристрою діскрімінірованія зручно прийняти інтервал дискретизації параметра рівним періоду повторення імпульсів Ті, оскільки з аналітичного визначення коефіцієнтів в (3.10) випливає, що і алгоритм (3.23) в цьому випадку можна записати у вигляді:
, (3.24)
Таким чином, оптимальний алгоритм діскрімінірованія в пристроях вимірювання тимчасового положення пачки імпульсних сигналів зводиться до вагового підсумовуванню вибіркових значень сигналу [7].
Другий алгоітм полягає в знаходженні в масиві дискретних відліків розтягнутого імпульсу положення максимального відліку. Потім в якості допоміжних точок беремо два сусідні відліку. Далі проводимо параболічну апроксимацію форми огинаючої отриманих відліків в околиці максимального відліку. Для цього задаємося рівнянням параболи і по ньому записуємо рівняння для кожного обраного відліку. У підсумку отримуємо систему лінійних рівнянь щодо невідомих коефіцієнтів, і:
Вирішимо і знайдемо потрібні нам значення коефіцієнтів. Потім знайдемо положення екстремуму апроксимуючої параболи:
Третій метод є оптимальним методом обробки, і тому варто очікувати, що він дасть хорошу точність і завадостійкість. Однак він набагато складніше в реалізації і вимагає більшого часу для обробки сигналу. Далі розглянемо можливості використання обох цих методів, так як вони реалізуються на основі мікропроцесора в програмній формі.
4. Розрахункова частина
.1 Розробка і розрахунок структурної схеми рівнеміра
Структурна схема є наочним відображенням теоретичного уявлення про розроблюваний устрій і про алгоритмі роботи, як його апаратної, так і програмної частин разом. Ця схема проектується на підставі описаних раніше теорії вимірювання рівня і способу вимірювання затримки СКІ сигналів в рівнемірів на основі стробоскопической обробки сигналу.
У складі пристрою можна виділити три частини:
) СВЧ-частина, куди входять: генератор СВЧ, вентиль, передає і приймальна антени, малошумний підсилювач, амплітудний детектор, пріёмопередающій модуль «Пікор - 1»;
) частина формування та обробки сигналу: аналого - цифровий перетворювач (АЦП), цифровий сигнальний процесор (ЦСП), мікропроцесор (МП), мікроконтролер (МК), постійний запам'ятовуючий пристрій ( ПЗУ), оперативна пам'ять (ОЗУ), електричне перепрограммируемое запам'ятовуючий пристрій (ЕПЗУ).
) зовнішній інтерфейс: клавіатура, індикатор, інтерфейс RS - 485.
Отже, розробку структурної схеми доцільно почати з передавальної частини рівнеміра. Що стосується прийомної частини, то тут розробка буде рухатися від прийомної антени вглиб пристрою.
Отже, перший елемент приймальної частини СВЧ-блоку - це приймальна антена. Так як умови експлуатації рівнеміра заздалегідь невідомі, тобто невідомий, в тому числі, і коефіцієнт відбиття вимірюваного середовища, то рівень відбитого сигналу може коливатися в деякому інтервалі.
Для того, щоб забезпечити його сталість і посилити сигнал з антени, необхідно застосувати малошумний підсилювач НВЧ - діапазону. Для того, щоб ми використовуємо малошумний підсилювач MAY615G. Він виконаний у вигляді вбудованого модуля (за окремим замовленням може бути виконаний у вигляді окремого пристрою з інтерфейсами управління USB, Ethernet) на базі HMC963LC4 Hittite. Технічні характеристики підсилювача:
збільшує сигнал в діапазоні від 1 до 1...
