книги из ГПНТБ / Барсуков Ф.И. Элементы и устройства радиотелеметрических систем

водимый основной сигнал оказывается относительно oööбодным от искажений.

Для наиболее эффективной компенсации импульсных помех напряжение ошибки с выхода дискриминатора помех должно подаваться к дискриминаторам каналов поднесущих колебаний в определенные моменты време­ ни так, чтобы воспроизведение искажения основного сиг­ нала совпадало с подачей компенсирующего напряжения.

Полосовые фильтры, разделяющие поднесущие часто­ ты, вследствие различия их параметров вносят различ­ ные задержки во времени в проходящие через них им­ пульсные помехи. Поэтому искаженные сигналы подхо­ дят к канальным дискриминаторам в различное время.

Допустим, время задержки, вносимое полосовыми

скорректировать опережение компенсирующего сигнала в подводящей его цепи к каждому дискриминатору, уста­ навливается соответствующая линия задержки.

В системах цифровой записи применяется в основном компенсация искажений сигнала, вызываемых медленны­ ми изменениями скорости движения магнитной ленты. Осуществляется она путейі применения совершенных си­ стем стабилизации скорости движения ленты при записи и воспроизведении.

7-3. ФОТОГРАФИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ

Фотографическая запись непрерывного сигнала может быть выполнена в виде кривой, состоящей из от­ дельных точек, или в виде непрерывной кривой, ордина­ ты которой пропорциональны соответствующим значени­ ям регистрируемой величины.

Широкое применение при фотографической записи на­ ходят осциллографические устройства, в которых реги­ стрируемый электрический сигнал записывается лучом света на движущейся светочувствительной бумаге или пленке (рис. 7-6) .J3 результате воздействия света на бумагу (пленку) после ее фотообработки образуется ли­ ния записи сигнала. Осциллографы такого типа могут иметь до 50 записывающих устройств (каналов) для за­

220

ла, называется шлейфом, а сам осциллограф — шлей­ фовым.

Для записи телеметрируемых сигналов на фотоплен­ ку широко используются электроннолучевые осциллогра­ фы. Записываемый сигнал, подаваемый на вертикально отклоняющие пластины трубки (через усилитель), вызы­ вает перемещение светящегося пятна на экране осцилло­ графа по вертикали. Положение светящейся точки фик­ сируется на фотопленке, движущейся перед экраном осциллографа в направлении, перпендикулярном откло-

Рис. 7-6. Схема фотографической записи сигналов лучом света.

нению луча под действием записываемого сигнала. Таким образом, изменение телеметрируемого параметра регист­ рируется в виде плавной кривой на фотопленке.

С помощью электронного осциллографа могут регистрироваться как медленно, так и быстро изменяю­ щиеся параметры.

При фотографической записи частота изменения реги­ стрируемого сигнала определяет-необходимую скорость его регистрации, под которой понимается относительная скорость перемещения записывающего элемента и бума­ ги. Скорость регистрации ѵр складывается из скорости носителя ѵп и скорости .перемещения записывающего элемента оэ, которые связываются между собой .следую-

221

При выполнении условия (7-5) на графике записи можно отличить каждую полуволну синусоидального ко­ лебания. Требуемая скорость перемещения записываю­ щего элемента определяется из выражения

Из (7-6) следует, что скорость перемещения записы­ вающего элемента пропорциональна амплитуде и часто­ те регистрируемого колебания. В соответствии с выраже­ нием (7-6) должны быть предъявлены требования к амплитудно-частотной характеристике записывающего устройства. Максимально возможная скорость, с которой может перемещаться записывающий элемент, определя­ ется частотой, на которой динамические погрешности записывающего устройства еще не превышают заданных значений. Эта частота является верхней граничной часто­ той полосы пропускания записывающего устройства. Наи­ более высокие граничные частоты имеют электроннолуче­

другие записывающие устройства с подвижными механи­ ческими элементами имеют значительно более низкие граничные частоты (до .10 кгц). Наличие в механических системах записи упругих и инерционных’элементов, вы­ зывающих резонансные явления, делает их амплитудночастотную характеристику весьма неравномерной. Это также приводит к уменьшению граничной частоты.

Для связи регистрируемого сигнала со временем на ленту наносятся метки времени. Они могут изображаться в виде черточек вдоль ленты через интервалы, соответст-

222

вующие определенным отрезкам времени (рис. 7-7, а). При совместной регистрации на одном носителе несколь­ ких параметров для облегчения чтения записи графики маркируются (маркерные метки канала; рис. 7-7, б).

Однако такие устройства имеют серьезный недостаток, заключающийся в том, что сигналы с большой и малой частотами изменения не могут быть одинаково хорошо записаны. При постоянной скорости движения ленты за­ пись сигналов с большими частотами изменения пара­ метров будет очень сжата, а сигналов с малой скоро­ стью — чрезмерно растянута.

Для устранения указанного недостатка в много­ канальных РТС применяется несколько записывающих

Маркерные

метки.

Рис. 7-7. Примеры регистрации электрических сигналов.

устройств и имеется возможность изменять скорости движения ленты, причем одни из них записывают быстро изменяющиеся сигналы, а другие — медленно изме­ няющиеся.

Устройства электронной регистрации с фотографиро­ ванием. При электронной регистрации в качестве реги­ стрирующего элемента используется электронный луч, создаваемый в электроннолучевой трубке. Носителями в таких регистрирующих устройствах могут быть: люми­ несцентные экраны со сравнительно малым послесвече­ нием, с. которых можно производить фотографирование (вторичная регистрация), непосредственно на фотомате­ риалы и специальные диэлектрические экраны.

В РТС наибольшее распространение имеет первый случай — фотографирование электрических сигналов, вос-

223

производимых в виде светящихся линий, на экране элек­ троннолучевой трубки.

Электронный луч как подвижный регистрирующий элемент обладает ничтнощно малой инерцией. Поэтому подобным электронно-осциллографическим устройством можно регистрировать величины, изменяющиеся с часто­ той до нескольких мегагерц.

На 'рис,- 7-8 приведена упрощенная схема устройства электронной регистрации электрических сигналов с фото­ графированием. Основными элементами схемы являются электроннолучевая трубка, посредством которой произво­ дится преобразование величины регистрируемого сигнала

Рис. 7-8. Схема электронной регистрации сигналов с фотографи­ рованием.

в отклонение светящегося пятна (на экране трубки) и фотографическое устройство с непрерывной протяжкой фотоленты.

Управление отклонением электронного луча произво­ дится только в одной плоскости (луч отклоняется на экране по линии а, б, рис. 7-8), перпендикулярной на­ правлению движения носителя. Развертка регистрируе­ мого сигнала по оси времени достигается за счет переме­ щения фотопленки.

Записываемый сигнал с выхода канального демодуля­ тора подается на вход (Вхі) . Под действием этого сигна­ ла, прикладываемого к вертикальным отклоняющим пластинам трубки, электронный луч отклоняется по экрану на расстояние, пропорциональное величине подан-

224

ного на Вхі напряжения. В месте падения луча на экране трубки образуется светящаяся точка, которая проектируется оптической системой ОС фотографическо­ го устройства на пленку и вызывает ее засветку (экспо­ нирование). Отклонение засвеченной на пленки точки h от нулевой (базовой) линии (рис. 7-8) пропорционально также величине регистрируемого в этот момент сигнала.

При изменении значения регистрируемого напряжения на Вх1 изменяется величина отклонения h. За счет движения носителя на его поверхности образуется непре­ рывная кривая записи. На рис. 7-8 линия записи сигнала показана условно, так как она появляется только после обработки фотопленки.

На пленке, кроме того, записывается дополнительная информация в виде базовой линии, от которой произво­ дится отсчет ординат линии записи, меток времени и от­ меток разовых сигналов (старт, пуск и т. п.).

Для получения необходимой степени почернения (оп­ тической плотности носителя) светочувствительной эмульсии по линии записи сигнала фотопленка должна подвергаться определенной экспозиции Н, которая опре­ деляется как произведение освещенности е в пределах проекции светового пятна на время освещения (экспо­ нирования) U, т. е.

Яркость свечения пятна на экране электроннолучевой трубки, а следовательно, и освещенность проекции этого пятна на фотопленке зависят от величины тока луча трубки. Поэтому требуемое значение освещенности е устанавливается подбором напряжения смещения, при­ кладываемого между катодом и управляющим электро­ дом трубки Вх2.

Время засвечивания (экспонирования) элементов фо­ топленки определяется из следующего выражения: £а = = rfn/üp. Подставив это значение U в выражение (7-7), получим:

Из выражения (7-8) следует, что при постоянном зна­ чении освещенности е регистрирующего пятна экспози­ ция пленки оказывается в обратно пропорциональной за-

висимости от скорости регистрации ѵѵ. При значительном увеличении цр величина Я может уменьшаться, настоль­ ко, что не будет достигнута необходимая плотность по­ темнения светочувствительной эмульсии пленки и линия записи будет плохо просматриваться на фоне незасвеченных участков пленки, т. е. будет иметь место малая кон­ трастность записи.

При регистрации непрерывного (плавно изменяюще­ гося) сигнала с помощью однолучевой электронной труб­ ки может быть зарегистрирован сигнал только одного

ФИМ без их предварительной де­ модуляции. Роль демодулятора при этом выполняет само регистрирующее устройство. Особенно широко исполь­ зуется непосредственная регистрация сигналов АИМ.

При подаче импульсного напряжения на вертикаль­ ные отклоняющие пластины трубки Вхі (рис. 7-8) элек­ тронный луч во время действия фронтов импульса будет перемещаться по экрану трубки с весьма большой ско­ ростью. При действии же плоской части импульса пятно на экране трубки будет неподвижным. Поэтому скорость фоторегистрации, определяемая выражением (7-4), во время действия фронта импульса будет во много раз больше, чем при действии плоской части импульса.

Соответствующим подбором яркости пятна электрон­ нолучевой трубки можно добиться того, что при действии фронта импульса экспозиция светочувствительного слоя пленки будет значительно ниже -необходимой и пленка в это время практически не будет засвечиваться. Доста­

226

точная экспозиция будет только во время действия пло­ ской части импульса. Линия записи сигнала в этом слу­ чае будет представлять собой пунктирную линию, прохо­ дящую через точки, соответствующие амплитудным зна­ чениям импульсов регистрируемого сигнала.

При записи сигналов АИМ электроннолучевая трубка в исходном состоянии закрыта за счет соответствующего напряжения смещения, прикладываемого ко входу Вх2, и открывается только при подаче на управляющий элек­ трод трубки импульсов подсвета положительной поляр­ ности. По времени импульсы подсвета совпадают с' им­ пульсами канала, сигнал которого должен быть зареги­ стрирован данной трубкой.

При таком режиме работы трубки отпадает надоб­ ность в предварительном разделении принятых сигналов (импульсов) по своим каналам. Последовательность всех канальных импульсов с выхода приемника в этом слу­ чае подается на вертикальные отклоняющие пластины всех трубок без разделения (пластины отдельных трубок подключаются к общему выходу приемника). Импульсы подсвета на управляющие электроды трубок поступают с коммутирующего устройства декодера, которое при не­ посредственной регистрации сигналов АИМ превращает­ ся по существу в распределитель подсвечивающих им­ пульсов.

При непосредственной регистрации АИМ с помощью однолучевой электронной трубки можно записывать на один носитель сигналы нескольких каналов. Для этого на управляющий электрод трубки от распределителя подаются подсвечивающие импульсы, совпадающие по времени с импульсами сигналов регистрируемых кана­ лов. Линии записи сигналов отдельных каналов в этом случае могут пересекаться или накладываться друг на друга. Число регистрируемых таким образом на одном носителе сигналов ограничивается их различимостью при дешифрировании и не превышает трех-четырех. Увели­ чение числа одновременно регистрируемых сигналов усложняет процесс дешифрирования записей.

Как уже отмечалось, в целях улучшения различимо­ сти записей отдельных сигналов на отдельные линии записи наносятся маркерные метки каналов (рис. 7-7). Образуются такие метки за счет значительного увеличе­ ния яркости пятна на экране путем увеличения ампли­ туды подсвечивающего импульса.

За счет возрастания тока луча происходит некоторая его расфокусировка и увеличивается яркость пятна на экране трубки. При этом линия записи сигнала во время регистрации маркерной метки утолщается и делается оптически более плотной (контрастной).

К преимуществам электронной регистрации с фото­ графированием относятся весьма высокая скорость реги­ страции, высокая точность передачи изображений, воз­ можность регистрации величин в любой символике, от­ сутствие механической связи между носителем и регист­ рирующим органом, четкость и однородность проявлен­ ных записей, возможность использования шкалы цветов для различения линий записи разнородных сигналов. Важнейшим преимуществом фоторегистрации является наглядность графиков записи. Недостатком метода реги­ страции с фотографированием является дополнительная предварительная обработка носителей — проявление и за­ крепление.

Электрохимический способ записи основан на пропускании электрического тока через бумагу 1, пропи­ танную электролитом (рис. 7-10). Электрический ток, проходя через бумагу, вызывает реакцию, которая со­ провождается образованием в пропитавшем бумагу элек­ тролите нерастворимого осадка, окрашивающего бумагу под электродами 2.

Химический процесс при записи на бумаге, связанный с движением свободных ионов, может протекать только при наличии электролита, т. е. при условии увлажненной электрохими­ ческой бумаги, что определяет основ­ ной недостаток этого метода, кото­ рый, однако, не препятствует широ­ кому использованию этого способа

Рис. 7-10. Схема регистрации.

устройства электро­ При электрохимической реги­ химической записи. страции используется специальная

электрохимическая бумага, заранее пропитанная электролитом и сохраняемая во влажном состоянии в герметизированной упаковке до момента записи.

За последнее время применяются конструкции запи­ сывающих устройств, в которых используется бумага, ко-

228

'Торая заранее пропитывается электролитом и высушива­ ется’, а ее увлажнение производится непосредственно пе­ ред поступлением в узел записи.

Электрохимические способы регистрации по виду вза­ имодействия электролита и регистрирующего электрода (органа) делятся на две группы.

В первую группу относят такие системы, в которых материал электродов при записи участвует в реакции и, следовательно, подвергается износу. В системах второй группы электроды служат лишь проводниками тока и в электрохимической реакции не участвуют.

Так, например, к первой группе относятся устройства записи, в которых в качестве электролита используется раствор желтой кровяной соли (KdFeCNJß, а в качестве электрода, взаимодействующего с этой солыо, — желез­ ный электрод. Раствором желтой кровяной соли пропи­ тывается бумага, на которой в процессе записи желез­ ным электродом остается яркий темно-синий цвет. Окрас­ ка следа электрода оказывается очень прочной, не осла­ бевающей во времени.

Во второй группе устройств электрохимической запи­ си в качестве электролитов для пропитки бумаги исполь­ зуются растворы йодистых солей (йодистый цинк ZnJ2, йодистый кадмий CdJ2 и др.). Электроды при этом вы­ полняются из платины или других химически стойких и прочных материалов.

Процесс электрохимической регистрации имеет значи­ тельную инерционность, ограничивающую скорость реги­ страции до 100 импульсов в секунду и скорость движения бумаги, не превышающую 200 мм/сек.

За последнее время разработаны устройства электро­ химической регистрации, в которых бумага перемещается со скоростью до 5 м/сек. Однако скорость регистрации определяется необходимым временем на протекание хи­ мической реакции до появления окраски под электродом.

При электрохимической записи используются невысы­ хающие сорта электрохимической бумаги. В процессе приготовления такой бумаги в пропитывающий раствор добавляются соли, способные поглощать влагу из окру­ жающего воздуха. Поэтому бумага полностью не высы­ хает, даже находясь не в герметичной упаковке, и может быть в любое время использована для записи.

Электрохимический способ регистрации позволяет использовать не только точечные регистрирующие орга­

229