Устройство для измерения скорости движения объекта Советский патент 1986 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к автомати ке и измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматического контроля и регулирования, в измерительных устройстбах для преобразования составляюших вектора скорости в электрическую величину .

Целью изобретения является определение вектора скорости плоского движения объекта,

На чертеже представлена схема уст ройства для определения вектора скорости объекта.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 линейные индикаторы (ЛГИ) первый 3 и второй 4 фотоприемники, поводки 5 и б, штифт 7,, первый 8 и второй 9 генераторы пилообразного тока, четыре ключа 0 -- 13, первый 14 и второй 15 генераторы и myльcoв стабильной частоты, четыре счетчика 16-19 импульсов, два блока 20 и 21 вычитания, два д 1елительных устройства 22 и 23.

ЛГИ 1 и 2 представляют собой герметически закрытую стеклянную трубку, заполненную смесью инертных газов. Длина светящегося столба газа каждой трубки линейно зависит от величины тока, протекающего между электродами. Два ЛГИ 1 и 2 расположены на плоскости под углом один к другому и подключены соответственно к-выходам первого и второго генерато . ров 8 и 9 пилообразного тока, которые осуществляют периодическую линейную развертку светящегося столба газа на всю длину о1у и dy каждого ЛГИ. Около ЛГИ 1 и 2 расположены фотоприемники 3 и 4 соответственно так, что начальное их положение находится на расстоянии Б и В., от начала свечения соответствующих ЛГИ. С фотоприемниками жестко связаны поводки 5 и

6,внутри которых расположен штифт

7,кинематически связанный с объектом, вектор скорости которого V подлежит измерению.

Выход генератора 8 соединен с пер выми входами ключей 10 и 11, вторые входы которых присоединены к выходу генератора I4 импульсов стабильной частоты, а третий вход ключа Ю соединен с фотоприемником 3, выход ключа 10 через счетчик 16 импульсов соединен с первым входом блока 20 вычитания и первым входом делительно

го устройства 22, второй вход которого соединен с выходом блока 20 вычитания, выход ключа 11 через счетчик 17 импульсов присоединен к второму

5 входу блока 20 вычитания, а выход генератора 9 соединен с первыми входами ключей 12 и 13, вторые входы которых присоединены к вьгходу генератора 15 импульсоа стабильной час 0 тоты, а третий вход ключа соединен с фотоприемником 4, выход ключа 12 через счетчик 19 импульсов соединен с первым входом вычитающего устройства 21 и первым входом делительного

15 устройства 23, второй вход которого соединен с выходом блока 21 вычитания, выход ключа 13 через счетчик 19 импульсов присоединен к второму входу вычитающего устройства 2 .

20 Устройство работает следующим образом.

При приложении вектора скорости V начнет перемещаться штифт 7, его движение с помощью поводков 5 и 6 бу25 дет передаваться фотоприемниками 3 и 4 соответственно так, что фотоприем- НИКИ будут перемещаться вдоль соответствующих ЛГИ, т.е. с помощью элементов 5,6 и 7 происходит меха30 ническое разложение вектора скорости V на прямоугольно-координатные составляющие V и V, если прямоугольная система координат ХОУ .проведена через оси ЛГИ 1 и 2.

Таким образом, фотоприемник 3 перемещается в том случае, если вектор V содержит составляющую Vy, а фотоприемник 4 перемещается,. если вектор V содержит составляющую Vy.

40 „.

В момент измерения начинают пере-

мещаться под действием штифта 7 и фртоприемники 3 и 4 вдоль ЛГИ 1 и 2 соответственно в направлении от конца свечения столба газа к началу. Одновременно запускаются генераторы 8 и 9 пилообразного тока и открьгоаются ключи 10,11 и 12, 13, через которые импульсы от генераторов 14 и 15 импульсов стабильной частоты соответственно проходят ,в счетчики Г6-19 импульсов соответственно.

Под действием работы генераторов В и 9 пилообразного тока начнется свече- 55 ние столба газа в ЛГИ 1 и.2. Длина свечения изменяется по линейному закону Так как фотоприемники 3 и 4 и свечение столба газа в ЛГИ 1 и 2 движутся;

35

45

50

навстречу один другому, то через некоторое время фотоприемники осветятся. Пусть фотоприемник 3 осветится через время t и произойдет это тогда, когда свечение столба газа ЛГИ f распространилось на расстояние f от начала координат, а фотоприемник 4 осветится через время t, когда свечение газа ЛГИ 2 распространилось на 5у. Так как длина свечения ЛГИ линейно зависит от величины тока, протекающего через ЛГИ, а последние питаются пилообразными токами от генераторов 8 и 9, то

ix KiiKi4

где К. К| - коэффициенты, зависящие от свойств ЛГИ К, К - коэффициенты, учитывающие скорость изменения токов генераторов 8 и 9.

Фотоприемник 3 к моменту освещения столбом светящегося газа переместился вдоль ЛГИ на расстояние

(2) а фотоприемник 4 к моменту освещения столбом светящегося газа переместился вдоль ЛГИ 2 на расстояние

К

V,v,t,.

(3)

Так как в течение одного периода пилообразного тока генераторы 8 и 9 линейно изменяют светящийся столб газа на всю длину ЛГИ, то

(4)

i,.MaKc ..

7 У I

V i2 (2 -2 ЧKC7

Ч

М ХКС1 MQKC 2.

- периоды пилообразного

тока генераторов 8 и 9 Решая совместно (1)-(4), получим:

К,

jaaiisJ ийЬЕа:

,

ttu si iJi i.

В момент освещения фотоприемника 3 на его вькоде появится сигнал, который закроет ключ 10, и импульсы от генератора 14 перестанут поступать в счетчик 16. В момент освещения фотоприемника 4 на его выходе появится сигнал, который закроет ключ 12, и импульсы от генератора 15 перестанут проходить в счетчик 18. В конце развертки задний фронт пилообразного тока генератора 8 закроет ключ 11, а задний фронт генератора 9 закроет ключ 13.

Таким образом, в счетчики 14 и 20 перестанут поступать импульсы

от генератора 14 и 15, т.е. время открытия ключей 10-13 пропорционально

Лх , ty . t макс 5 соответственно и в счетчики 16-19 протло соответ- 5 ствующее количество импульсов. На выходе блоков 20 и 21 вычитания будет число импульсов, соответствующее разностям (t, -tj и (С„„,,, -ty), а на выходе блоков 22,23 - прямоуголь- 0 но координа гным составляющим V,, и VY вектора .

Формула изобретения

Устройство для измерения ско5 рости движения объекта, содержащее установленные на объекте линейный газоразрядный индикатор, подклю- ченнь Й к генератору пилообразного тока, первый фотоприемник, оптически

0 связанный с линейным газоразрядным индикатором с возможностью перемещения вдоль индикатора, второй фотоприемник, два ключа, генератор импульсов, два счетчика импульсов, блок

5 вычитания и делитель, при этом выход генератора пилообразного тока соединен через первые входы первого и второго ключей соответственно с входами первого и второго счетчиков, выход первого счетчика подключен к первым входам блока вычитания и делителя, выход второго счетчика - к второму входу блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом делителя,, выход генератора импульсов подключен к вторым входам первого и второго ключей, а третий вход первого ключа соединен с выходом первого фотоприемника, о т -л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью опре-° деления вектора скорости плоского движения объекта, в него введень второй линейный газоразрядный индикатор, установленный перпендикулярно первому индикатору, второй генератор пилообразного тока, подключенный к второму индикатору, третий и четвертый ключи, третий и четвертый счетчики, второй блок вычитания, второй делитель, второй генератор импульсов, при этом второй фотоприемник установлен на объекте с возможностью переме - щения вдоль второго линейного газоразрядного индикатора и оптически связан с Ним, выход второго генератора пилообразного тока соединен с

первыми входами третьего и четвертого ключей, вторые входы которых подключены к выходу второго генератора

0

5

0

5

0

51250953б

иъшульсов, третий вход третьего клю- динен с первыми входами второго бло- ча соединен с выходом второго (}юто- ка вычитания и второго делителя, . приемника, выходы третьего и четвер- второй вход которого подключен к того ключей подключены соответствен- выходу второго блока вычитания,

но к входам третьего и четвертого счет-5 соединенного вторым входом с вьтходом

чиков, выход третьего счетчика сое-:четвертого счетчика.