Розробка методів компенсації похибок вимірювань оптичного далекомірного пристрою при динамічних змінах зовнішніх умов - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук РОЗРОБКА МЕТОДІВ КОМПЕНСАЦІЇ ПОХИБОК ВИМІРЮВАНЬ ОПТИЧНОГО ДАЛЕКОМІРНОГО ПРИСТРОЮ ПРИ ДИНАМІЧНИХ ЗМІНАХ ЗОВНІШНІХ УМОВРобота виконана на кафедрі фізичних основ електронної техніки Харківського національного університету радіоелектроніки. Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Мачехін Юрій Павлович, Харківський національний університет радіоелектроніки, завідуючий кафедрою фізичних основ електронної техніки Захист відбудеться «28» березня 2012 р. о годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.64.052.03 у Харківському національному університеті радіоелектроніки за адресою: 61002, г. З дисертацією можливо ознайомитись у бібліотеці Харківського національного університету за адресою: 61002, г.У цих системах високошвидкісні вимірювання відстані здійснюються в умовах динамічної зміни просторового положення протяжних обєктів з локально неоднорідною неплоскою поверхнею і значних коливань рівня фону, які зумовлюють суттєві флуктуації амплітуди і спотворення форми сигналів, що приймаються. Це призводить до зменшення відношення сигнал/шум і випадкового зміщення моменту спрацьовування часових дискримінаторів, що обумовлює появу значних похибок вимірювання часового інтервалу між випромінювальним та прийнятим від обєкта імпульсом. Для досягнення мети в роботі вирішувались наступні науково-технічні завдання: - аналіз основних джерел похибок і способів обробки сигналів оптичного далекомірного пристрою при динамічних змінах зовнішніх умов; Вперше запропоновано імітаційну модель імпульсного оптичного далекомірного пристрою, яка відрізняється від існуючих тим, що реалізує процеси перетворення сигналу в умовах флуктуацій його параметрів з урахуванням методів динамічної компенсації похибок вимірювань. Особисто автором отримані такі нові наукові результати: отримано аналітичний вираз для оцінки похибки вимірювання, зумовленої флуктуаціями моменту фіксації часового положення імпульсу при змінах параметрів вимірювального каналу [1]; розроблена математична модель процесу формування та корекції вимірювального сигналу [2]; розроблено імітаційну модель імпульсного оптичного далекомірного пристрою [3]; запропоновано метод формування адаптивного порога спрацьовування часового дискримінатора [4]; проведено експериментальні дослідження макета імпульсного оптичного далекомірного пристрою [5]; розроблено практичні рекомендації щодо побудови малогабаритного високоточного вимірювача відстані [6]; досліджено методи підвищення точності вимірювань [7]; обґрунтовано ефективність застосування адаптивного порога [8]; проведено моделювання дистанційних вимірювань [9]; досліджена модель оптичного далекомірного пристрою [10]; проведена оцінка величини адаптивного порога [11]; представлена ??структура блоків моделі [12].З урахуванням лінійної апроксимації переднього фронту для значних амплітуд імпульсів було отримано аналітичний вираз для оцінки похибки вимірювання відстані (?): , (1) де Р0 - потужність зондувального сигналу; ?f - смуга пропускання приймального тракту; ?? - спектральна чутливість лавинного фотодіода; Та - коефіцієнт пропускання атмосфери; Тос - коефіцієнт пропускання оптичного модуля; D - діаметр приймального обєктива; ? - коефіцієнт відбиття обєкта; ? - кут між напрямком випромінювання і нормаллю до поверхні обєкта; R - відстань до обєкта; q - відношення сигнал/шум, що забезпечує необхідні значення ймовірностей правильного виявлення і помилкової тривоги; е - заряд електрона; M - коефіцієнт множення лавинного фотодіода; F(M) - фактор шуму; ІТ - темновий струм лавинного фотодіода; Рпр - потужність прийнятого оптичного сигналу; Рф - потужність фону; Робр - потужність зворотного розсіювання; Т - абсолютна температура; Rн - опір навантаження; n - кількість циклів вимірювання. При цьому показано, що в таких умовах доцільне комплексне використання наступних заходів: адаптивного управління коефіцієнтом посилення лавинного фотодіода; формування адаптивного порога спрацьовування компаратора; вибору методу фіксації положення імпульсу, не чутливого до змін його тривалості; динамічної корекції результатів вимірювання за допомогою поправок, які формуються на основі інформації про спотворення прийнятих імпульсів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ