УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ МЕТАЕМОГО ТЕЛА Российский патент 2008 года по МПК G01P3/66 

Изобретение относится к индикаторам, реагирующим на прохождение метаемого тела, например пули, снаряда и т.п., и выполняющим измерения путем определения времени, необходимого для прохождения заданных расстояний.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения скорости метаемого тела, которое содержит два разнесенных датчика и два измерительных прибора, связанных с выходами датчиков, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, первый и второй блок логики, а каждый из датчиков выполнен в виде двух перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов и линеек фотоприемников, причем выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников первого датчика соединены одновременно с входами первого элемента ИЛИ и первыми входами первого блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников первого датчика соединены одновременно с входами второго элемента ИЛИ и вторыми входами первого блока логики, выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников второго датчика соединены одновременно с входами третьего элемента ИЛИ и первыми входами второго блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников второго датчика соединены одновременно с входами четвертого элемента ИЛИ и вторыми входами второго блока логики, выход первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с первыми входами первого и второго измерительных приборов, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ соединены соответственно со вторыми входами первого и второго измерительных приборов, выход источника питания соединен с линейками излучающих диодов, при этом блок логики состоит из матрицы элементов И, из матрицы триггеров, блока индикации, причем первые входы матрицы элементов И соединены с первыми входами блока логики, а вторые входы соединены со вторыми входами блока логики, а выходы элементов И соединены со входами триггеров, выходы которых соединены с блоком индикации (Ефанов В.В., Мужичек С.М., патент РФ на изобретение №2285267, кл. МПК⁸ G01P 3/66, опубл. 10.10.2006 г., Бюл. 28).

Недостатком данного устройства является низкая помехозащищенность, обусловленная возможностью срабатывания от ударной волны.

Цель изобретения повышение помехозащищенности за счет исключения возможности влияния ударной волны на измерение скорости метаемого тела, путем блокирования процесса измерения на время прохождения ударной волны через датчики измерений.

Техническая задача изобретения реализуется в устройстве для измерения скорости метаемого тела, содержащем два разнесенных датчика измерений и два измерительных прибора, связанных с выходами датчиков, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, первый и второй блоки логики, каждый из датчиков выполнен в виде двух перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов и линеек фотоприемников, причем выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников первого датчика соединены одновременно с входами первого элемента ИЛИ и первыми входами первого блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников первого датчика соединены одновременно с входами второго элемента ИЛИ и вторыми входами первого блока логики, выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников второго датчика соединены одновременно с входами третьего элемента ИЛИ и первыми входами второго блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников второго датчика соединены одновременно с входами четвертого элемента ИЛИ и вторыми входами второго блока логики, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ соединены соответственно со вторыми входами первого и второго измерительных приборов, выход источника питания соединен с линейками излучающих диодов, в котором дополнительно введены два датчика измерения давления, блок определения скорости движения ударной волны, блок прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам, первый и второй элементы И, причем выходы датчиков измерения давления соединены с первым и вторым входами блока определения скорости движения ударной волны, выход которого соединен с первым входом блока прогнозирования прихода ударной волны к измерительным датчикам, второй вход которого соединен с выходом второго датчика давления, первый и второй выходы блока прогнозирования прихода ударной волны к измерительным датчикам соединены со вторыми входами первого и второго элемента И, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, а выходы соединены с первыми входами первого и второго измерительных приборов.

Кроме того, блок логики состоит из матрицы элементов И, из матрицы триггеров, блока индикации, причем первые входы матрицы элементов И соединены с первыми входами блока логики, а вторые входы соединены со вторыми входами блока логики, а выходы элементов И соединены со входами триггеров, выходы которых соединены с блоком индикации.

Кроме того, блок определения скорости движения ударной волны состоит из элемента ИЛИ, сдвигового регистра, генератора импульсов, элемента И, элемента И-НЕ, счетчика, делителя, задатчика сигналов, причем первый и второй входы блока через первый и второй входы элемента ИЛИ соединены со входом сдвигового регистра, первый и второй выходы которого соединены непосредственно с первым и соответственно через элемент И-НЕ со вторым входами элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента И через счетчик соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом задатчика сигналов, выход делителя является выходом блока определения скорости движения ударной волны.

Кроме того, блок прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам состоит из задатчика сигналов, первого и второго делителей, первого и второго блоков задержки, первого и второго элементов И-НЕ, причем первый вход блока соединен с первыми входами первого и второго делителей, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика сигналов, выходы первого и второго делителей соединены со вторыми входами первой и второй линий задержки, первые входы которых соединены со вторым входом блока, выходы первого и второго линий задержки соединены со входами соответственно первого и второго элемента И-НЕ, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам.

Новыми существенными элементами для устройства являются два датчика измерения давлений, блок определения скорости движения ударной волны, блок прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам, первый и второй элемент И и связи между известными и новыми элементами.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства измерения скорости метаемого тела, на фиг.2 - структурная схема блока логики, на фиг.3 - структурная схема блока определения скорости движения ударной волны, на фиг.4 - структурная схема блока прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам.

Датчики выполнены в виде перпендикулярно расположенных относительно друг друга линеек фотоприемников и обеспечивают бесконтактную фиксацию момента пролета метаемого тела.

Устройство для измерения скорости метаемого тела содержит два разнесенных датчика 1, 2 измерений и два измерительных прибора 3, 4, связанных с выходами датчиков, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 элементы ИЛИ, первый 9 и второй 10 блоки логики, каждый из датчиков 1, 2 выполнен в виде двух перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов 11 и линеек фотоприемников 12, причем выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников 12 первого 1 датчика соединены одновременно с входами первого 5 элемента ИЛИ и первыми входами первого 9 блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников 12 первого 1 датчика соединены одновременно с входами второго 6 элемента ИЛИ и вторыми входами первого 9 блока логики, выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников 12 второго 2 датчика соединены одновременно с входами третьего 7 элемента ИЛИ и первыми входами второго 10 блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников 12 второго датчика соединены одновременно с входами четвертого 8 элемента ИЛИ и вторыми входами второго 10 блока логики, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ соединены соответственно со вторыми входами первого и второго измерительных приборов, выход источника 13 питания соединен с линейками излучающих диодов 11, два датчика 14, 15 измерения давления, блок 16 определения скорости движения ударной волны, блок 17 прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам, первый 18 и второй 19 элементы И, причем выходы датчиков 14, 15 измерения давления соединены с первым и вторым входами блока 16 определения скорости движения ударной волны, выход которого соединен с первым входом блока 17 прогнозирования прихода ударной волны к измерительным датчикам, второй вход которого соединен с выходом второго 15 датчика давления, первый и второй выходы блока 17 прогнозирования прихода ударной волны к измерительным датчикам соединены соответственно со вторыми входами первого 18 и второго 19 элементов И, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого 5 и второго 6 элементов ИЛИ, а выходы соединены с первыми входами соответственно первого 3 и второго 4 измерительных приборов.

Блоки 9, 10 логики состоят из матриц элементов И 20, из матриц триггеров 21, блока индикации 21, причем первые входы матрицы элементов И 20 соединены с первыми входами блока логики, а вторые входы соединены со вторыми входами блоков 9, 10 логики, а выходы матриц элементов И 20 соединены со входами матриц триггеров 21, выходы которых соединены с входами блока 22 индикации.

Блок 16 определения скорости движения ударной волны состоит из элемента ИЛИ 23, сдвигового регистра 24, генератора 25 импульсов, элемента И 26, элемента И-НЕ 27, счетчика 28, делителя 29, задатчика 30 сигналов, причем первый и второй входы блока 16 соединены через первый и второй входы элементы ИЛИ 23 со входом сдвигового регистра 24, первый и второй выходы которого соответственно соединены непосредственно с первым и через элемент И-НЕ 27 со вторым входами элемента И 26, третий вход которого соединен с выходом генератора 25 импульсов, выход элемента И 26 через счетчик 28 соединен с первым входом делителя 29, второй вход которого соединен с выходом задатчика 30 сигналов, выход делителя 29 является выходом блока 16 определения скорости движения ударной волны.

Блок 17 прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам состоит из первого 31 и второго 32 делителей, первой 33 и второй 34 линий задержек, первого 35 и второго 36 элементов И-НЕ, задатчика 37 сигналов, причем первый вход блока 17 соединен с первым входами первого 31 и второго 32 делителей, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика 37 сигналов, выходы первого 31 и второго 32 делителей соединены со вторыми входами первого 33 и второй 34 линий задержек, первые входы которых соединены со вторым входом блока 17, выходы первой 33 и второй 34 линий задержек соединены со входами соответственно первого 35 и второго 36 элементов И-НЕ, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока 17 прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам.

Описание работы устройства

Метаемое тело выстреливают в направление датчиков 14, 15, 1 и 2, при этом впереди метаемого тела возникает ударная волна, которая проходит относительно датчиков давлений 14 и 15. В момент срабатывания датчика давлений 14 сигнал поступает на первый вход блока 16 определения скорости движения ударной волны, с первого входа которого поступает через первый вход элемента ИЛИ 23 на вход сдвигового регистра 24, с первого выхода которого поступает на первый вход элемента И 26, на второй вход которого поступает сигнал со второго выхода сдвигового регистра через элемент И-НЕ 27, а на третий вход элемента И 26 поступает сигнал с выхода генератора 25 импульсов, тем самым через элемент И 26 обеспечивая подсчет импульсов счетчиком 28.

Прекращается подсчет импульсов в момент прохода ударной волны относительно датчика давления 15, при этом сигнал с выхода датчика 15 через второй вход элемента ИЛИ 23 поступает на вход сдвигового регистра 24, обеспечивая снятие сигнала с первого выхода сдвигового регистра 24 и соответственно с первого входа элемента И 26, тем самым прекращая подсчет импульсов счетчиком 28.

С выхода счетчика 28 сигнал поступает на первый вход делителя 29, на второй вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 30 сигналов.

С выхода делителя 29 сигнал, пропорциональный скорости движения ударной волны, поступает на первый вход блока 17 прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам.

С первого входа блока 17 сигнал поступает на первые входы первого 31 и второго 32 делителей сигналов, на вторые входы которых поступают сигналы с первого и второго выходов задатчика 37 сигналов. С выходов первого 31 и второго 32 делителей сигналы, пропорциональные временному интервалу прохода ударной волны через первый 1 и второй 2 измерительные датчики, поступают на вторые входы первой 33 и второй 34 линий задержки, на первые входы которых поступают сигналы с выхода датчика давления 15, с выходов первой 33 и второй 34 линий задержки сигналы соответственно через первый 35 и второй 36 элементы И-НЕ поступают на вторые входы первого 18 и второго 19 элементов И, на первые входы которых поступают сигналы с выходов первого 5 и второго 6 элементов ИЛИ.

Таким образом, повышается помехозащищенность измерений на основе прогнозирования момента прохода ударной волны относительно измерительных датчиков (1, 2) и блокирования в данный момент элементов И 18, 19, выходы которых связаны с первыми входами первого 3 и второго 4 измерительных приборов.

В момент пролета метаемого тела относительно первого 1 измерительного датчика происходит срабатывание чувствительных элементов, расположенных в виде взаимно перпендикулярных линеек фотоприемников 12.

Сигналы с выходов фотоприемников 12 датчика 1 поступают на первые и вторые входы первого 9 блока логики и через первые 5 и вторые 6 элементы ИЛИ, первые 18 и вторые 19 элементы И поступают одновременно на запуск первого 3 и второго 4 измерительных приборов.

При этом в момент времени прогнозирования прохода ударной волны сигналы на вторых входах первого 18 и второго 19 элементов И отсутствуют.

В момент пролета метаемого тела относительно второго 2 датчика происходит срабатывание комбинации чувствительных элементов датчика 2.

Сигналы с выходов фотоприемников 12 датчика 2 через третий 7 и четвертый 8 элементы ИЛИ поступают одновременно на остановку первого 3 и второго 4 измерительных приборов и на первые и вторые входы второго 10 блока логики.

Таким образом, обеспечивается определение скорости метаемого тела в двух плоскостях путем измерения временного интервала движения метаемого тела относительно перпендикулярно расположенных чувствительных элементов двух разнесенных датчиков.

Код сигналов, поступающих на первые и вторые входы блока 9 логики, соответствует координатам пролета метаемого тела относительно первого 1 датчика и обеспечивает срабатывание определенной комбинации матрицы элементов И 20, сигналы с выхода которых обеспечивают срабатывания комбинации матрицы триггеров 21, сигналы с выхода которых обеспечивают индикацию координат метаемого тела блоком 22 индикации.

Аналогично код сигналов, поступающих на первые и вторые входы блока 10 логики, соответствует координатам пролета метаемого тела относительно второго 2 датчика и обеспечивает срабатывания определенной комбинации матрицы элементов И 20, сигналы с выхода которых обеспечивают срабатывание комбинации матрицы триггеров 21, сигналы с выхода которых обеспечивают индикацию координат метаемого тела блоком 22 индикации.

Предлагаемое устройство обеспечивает определение скорости и координат метаемого тела в двух плоскостях и исключает влияние ударной волны на работу измерительных приборов.

Источник информации

1. Ефанов В.В., Мужичек С.М., патент РФ на изобретение №2285267, кл. МПК⁸ G01P 3/66, опубл. 10.10.2006 г., Бюл. 28 (прототип).

Изобретение относится к устройствам, выполняющим измерения путем определения времени, необходимого для прохождения заданных расстояний метаемым телом. Устройство содержит два разнесенных датчика давления, два разнесенных датчика измерений, два измерительных прибора, четыре элемента ИЛИ, два блока логики, блок определения скорости движения ударной волны, блок прогнозирования времени прихода ударной волны и два элемента И. За счет измерения скорости ударной волны, прогнозирования времени прихода ударной волны и блокирования измерительных датчиков на период прохода ударной волны достигается повышение помехозащищенности устройства. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для измерения скорости метаемого тела, содержащее два разнесенных датчика измерений и два измерительных прибора, связанные с выходами датчиков, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, первый и второй блоки логики, каждый из датчиков выполнен в виде двух перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов и линеек фотоприемников, причем выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников первого датчика соединены одновременно с входами первого элемента ИЛИ и первыми входами первого блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников первого датчика соединены одновременно с входами второго элемента ИЛИ и вторыми входами первого блока логики, выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников второго датчика соединены одновременно с входами третьего элемента ИЛИ и первыми входами второго блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников второго датчика соединены одновременно с входами четвертого элемента ИЛИ и вторыми входами второго блока логики, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ соединены соответственно со вторыми входами первого и второго измерительных приборов, выход источника питания соединен с линейками излучающих диодов, отличающееся тем, что в него дополнительно введены два датчика измерения давления, блок определения скорости движения ударной волны, блок прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам, первый и второй элементы И, причем выходы датчиков измерения давления соединены с первым и вторым входами блока определения скорости движения ударной волны, выход которого соединен с первым входом блока прогнозирования прихода ударной волны к измерительным датчикам, второй вход которого соединен с выходом второго датчика давления, первый и второй выходы блока прогнозирования прихода ударной волны к измерительным датчикам соединены со вторыми входами первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с выходами элементов ИЛИ, а выходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго измерительных приборов.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок логики состоит из матрицы элементов И, из матрицы триггеров, блока индикации, причем первые входы матрицы элементов И соединены с первыми входами блока логики, а вторые входы соединены со вторыми входами блока логики, а выходы элементов И соединены со входами триггеров, выходы которых соединены с блоком индикации.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок определения скорости движения ударной волны состоит из элемента ИЛИ, сдвигового регистра, генератора импульсов, элемента И, элемента И-НЕ, счетчика, делителя, задатчика сигналов, причем первый и второй входы блока соединены через первый и второй входы элементы ИЛИ со входом сдвигового регистра, первый и второй выходы которого соответственно соединены непосредственно с первым и через элемент И-НЕ со вторым входами элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента И через счетчик соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом задатчика сигналов, выход делителя является выходом блока определения скорости движения ударной волны.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам состоит из первого и второго делителей, первого и второго блоков задержки, первого и второго элементов И-НЕ, задатчика сигналов, причем первый вход блока соединен с первыми входами первого и второго делителей, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика сигналов, выходы первого и второго делителей соединены со вторыми входами первой и второй линий задержки, первые входы которых соединены со вторым входом блока, выходы первой и второй линий задержки соединены со входами соответственно первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока прогнозирования времени прихода ударной волны к измерительным датчикам.