Корреляционный измеритель скорости Советский патент 1983 года по МПК G01P3/68 G01C22/02 

Изобретение относится к приборо строению и может быть использовано .предприятиями, выпускающими и эксплуатирующими измерители скорос Известен корреляционный измеритель скорости, содержащий два усилителя-ограничителя, два раздельных регистра сдвига, схемы совпадения- и вычитания, схему ИЛИ, инте ратор, генератор тактовых импульсо счетчик импульсов и соответствующие связи ij . Недоста-тком данного устройства я ляется то, что оно не определяет знака при движении объекта в прямом и обратном направлениях. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения пути и линейной скорости объекта, содержащее связанные- с выходами двух .фотоэлектрических датчиков усилители-ограничители , подключенные к входам двухканального полярного коррелятора, четыре схемы И, две схемы совпадения разности, два триггера,один из которых использова в качестве триггера знака, причем входы .первой и третьей схем И подключены к первому, а второй и четвертой - ко второму усилителям-ограничителям, выходы которых соответственно подключены также к первой схеме совпа дения разности, пер вому входу триггера, второй схеме совпадения разности и второму входу триггера, выход последнего чере схемы совпадения разности связан с входами триггера знака, причем выход триггера знака связан с первой у второй, а второй - с третьей и четвертой схемами И, выходы первой и четвертой схем И соединены с первым, а выходы второй и тре тьей - со вторым входом коррелятор Недостатком известного устройст является низкая точность определен знака при движении объекта на малы скоростях и, следовательно, невысо кая точность измерения пути и линейной скорости объекта при движен .его в прямом и обратном направлениях. Низкая точность определения знака движения объекта на малых скоростях возникает в результате того, что время задержки между йигнум-сигналами (с выходов усилителей-ограничителей) при движении на малых скоростях больше, чем минимальная длительность импульсов этих сигналов. Это приводит к нару шению последовательности прихода сигнум-сигналов на входы триггера и схем совпадения разности и,следовательно, к неправильному состоя нию триггера знака, что может при,вести к нарушению работоспособности всего устройства в целом. Цель изобретения - повышение точности oпiJeдeлeния знака при двиении объекта на малых скоростях. Указанная цель достигается тем, то корреляционный измеритель скорости, содержащий усилительгограничитель первого канала, выходом подключенный к входам первой и третьей схем И, усилитель-ограничитель второго канала, выход которого соединен с входами второй и четвертой схем И, выходы первой и четвертой, схем И подключены к первому входу, а второй и третьей схем И - ко эторому входу двухканального полярного коррелятора, выход которого соединен с первыми входами двух схем совпадения, связанных с реверсивным счетчиком пути, второй вход первой схемы совпадения соединен со вторыми входами первой и второй схем И, а второй вход второй . схемы совпадения - со вторыми входами третьей и четвертой схемы .И, снабжен двумя регистрами сдвига, i двумя синхронными детекторами, двумя интеграторами, компаратором и схемой НЕ, при этом вход первого регистра сдвига подключен к выходу усилителя-ограничителя второго канала, а вход второго регистра сдвига - к выходу усилителя-ограничителя пёр- . вого канала, счетные входы двух регистров сдвига соединены с выxoJboM двухкаыальйого полярного коррелятора, а выходы - с первыми входами соответствующих синхронных детекторов, выходы которых подключе ны соответственно к входам первого и второго интеграторов, выходы которых соединены с входами компаратора, выход которого подключен ко второму входу первой схемы совпадения и входу схемы НЕ,выход которой соединен со вторьом входом второй схемы совпадения, причем второй вход первого синхронного детектора .подключен к входу первого усилителяограничителя, а второй вход второго синхронного детектора - к входу второго усилителя ограничителя. В предлагаемом корреляторе исключается блок формирования знака движения на принципе сравнения времени задержки между сигнум-сигналами и включается блок, который определяет знак с помощью двух точек на функции взаимной корреляции, отстоящих от нулевого временного сдвига на время задержки, определяемое в регистрах сдвига. На фиг. 1 приведена принципиальная схема корреляционного измерителя скорости; на фиг. 2 - кривые функций взаимной корреляции при движении объекта в прямом и обратном направлениях. Устройство содержит генератор 1, выход которого подключен к вибратору-излучателю 2, два вибратораприемника 3 и 4, выходы которых подключены к усилителям 5 и 6 с амплитудным детектированием, соединенным с усилителями-ограничителяй- . ми 7 и 8, четыре схемы И 9 .- 12, 5 на входы которых поступают сигналы с усилителей-ограничителей 7- и 8, двухканальный полярный коррелятор 13, включающий схему 14 совпадения, подключенную к схемам И 9 - 12, Ю генератору 15 тактовых импульсов и . регистру 16 сдвига, выход которого подключен к схемам 17 и 18 совпадения, а их выходы - к усредняющей : сх.еме 19, две схемы 20 и 21 совпа- j дения, входы которых подключены к . схемам И 9 - 12 и двухканальному полярному коррелятору 13, а выходы :к реверсивному счетчику 12 пути, два регистра 23 и 24 сдвига, входы которых.подключены к усилителям- 20 ограничителям 7 и 8 и генератору 15 тактовых импульсов, а выходы - К; синхронным детекторам 25 и 26, вторые: входы которых подключены к усилителям 5 и 6 с амплитудным детек- .25 тированием, а выходы- - к интеграто.рам 27 и 28, компарато р 29, входы которого подключены к интеграторам 27 и 28, а выход - к схеме НЕ .30 схемам И 11 и 12 и.схеме 20 совпа- 30 дения, выход схемы НЕ 30 подключен к схемам И 9 и 10 и схеме 21 совпадения .

. ..

Корреляционный, измеритель скорое- 35 ти работает следующим образом.

Электрический гармонический сигнал с.генератора 1 подается на вибратор-излучатель 2, где он преоб разуется в акустический сигнал, ... который излучается вертикально вниз и отражается от дна/ Отраженный сигнал принимается двумя вибраторами-приемниками 3 и 4, где акустический сигнал преобразуется в электрический и усиливается затем . 45 усилителями 5 и 6 с амплитудным детектированием. Свыходов этих усилителей сигналы поступают на усилители-ограничители 7 и 8 и синхронные детекторы 25 и 26. С выхода уси- 50 лителя-ограничителя 7 сигнум-сигнал у S signx подается на входы схем И 10 и 12 и регистр 24 сдвига, число разрядов которого меньше чис- ла разрядов регистра 16 сдвига и ее равно числу разрядов регистра 23 сдвига. С выхода усилителя-ограничителя 8 сигнум-сигнал у signx подается на входы схем И 9 и 11 и регистр 23 сдвига. При движении , вперед, т.е. положительной скороети, у через схему И 12, а у через схему И 11 поступают на вход двухканального полярного коррелятора 13. Схема 14 совпадений осуществля.ет дискретизацию поступающего на него сигнум-сигнала у , -после чего он преобразуется в пачку импульсов которая продвигается через регистр 16 сдвига тактовыми импульсами, вырабатываемыми- управляемым генератором 15. При этом время задержки равно произведению периода следова ния тактовых импульсов на число ячеек регистра 16 сдвига. На схему 17 совпадений поступает задержанный регистром сдвига 16 сигнум-сигнал у и сигнум-сигнал у . Дифференциальная схема выхода корр.елятора .13, выполненная на схемах 17 и 18 совпадения, подает сигнал на усредняющую схему 19, которая управляет работой генератора тактовых импульсов 15, т.е. его частотой на выходе. Так как величина транспортного запаздывания, сигналов однозначно связана со скоростью движения, то аналогом cкopocт I является частота следовалия тактовых импульсов с выхода генератора 15. Для нахождения знака при движении объек.та в прямом или обратном направлении вначале определяются Две точки 2 и 1 или 1 и 2 (фиг, 2) функции взаимной корреляции, отстоящие от нулевого временного сдвига на время задержки, определенное в регистрах 23 и 24 cдвигa.f ср и (рг4) Затем в компа:раторе 29 сравниваются величины ам1плитуд функции взаимной корреляции в этих точках. Амплитуды вырабатываются соответственно элементами 25, 27 и 26, 28. При движении вперед с выхода компаратора 29 при любой скорости формируется знак плюс, так как амплитуда точки функции взаимной корреляции в положительной четверти (точ.ка 2) больше, чем амплитуда точки функции взаимной корреляции в отрицательной четверти (точка 1), и, наоборот, при движении назад с выхода схемы НЕ 30 при любой скорости формируется знак плюс, так как амплитуда точки функции взаимной корреляции в отрицательной четверти (точка 1) больше, чем амплитуда точки функции взаимной корреляции в положительной четверти (точка 2).

Применение предлагаемого корреляционного измерителя скорости позволяет повысить точность определения знака при движении объекта на малых скоростях и, следовательно, повысить точность измерения пути и- линейной скорости объекта при движении,его в прямом и обратном направлении.

fc/

КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ, содержащий усилитель-ограничитель первого канала, выходом, подключенный к входам первой и третьей схем И, усилитель-ограничитель второго канала, выход которого соединен с входами второй и чет- вертой схем И, выходы первой и четвертой схем И подключены к первому входу, а второй и третьей схем И к второму вкоду двухканального полярного коррелятора, выход которото соединен с первыми входами вух схем совпадения, выходы которых подключены к реверсивному счетчику пути, второй вход первой схемы совпадения соединен со вторыми входами первой и второй схем И, а второй вход второй схеки совпадения --со вторыми входами третьей и четвертой схем И, о т л и ч- а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности определения знака при движении объекта на малых скоростях, он снабжен двумя регистрами сдвига, двумя .синхронными детекторами, двумя интеграторами, компаратором и схемой НЕ, при этом вход первого регистра сдвига подключен к выходу усилителя-ограничителя второго канала, а вход второго регистра - к выходу усилителя-ограничителя первого канала, счетные входы двух регистров соединены .с выходом двухканального полярного коррелятора, а выходы с первыми входами соответствующих (Л .синхронных детекторов, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго интеграторов , выходы которых соединены i с входами компаратора, выход i рого подключен ко второму входу первой схемы совпадения и входу схемы НЕ, выход которой соединен со вторьом входом второй схемы совпадео: ния, причем второй вход первого синхронного л тектора подключенк вхо4 ду первого усилителя-ограничителя, .а второй вход второго синхронного детектора - ко входу второго усГилителя-ограничителя..