Измеритель скорости перемещения протяженного объекта Советский патент 1986 года по МПК G01P3/80 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения скорости протяженных объектов, например подстилающей поверхности.

Целью изобретения является сниже- ниже погрешности измерения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - эпюры, сигналов на выходах отдельнг х элементов устройства.

Измеритель скорости содержит (фиг. 1) фотоприемники 1-3, логарифмические усилители 4-6, блоки 7 и 8 вычитания, блок 9 и 10 сравнения с порогом (пороговые устройства), блок 11 измерения временного интервала, функциональный преобразователь 1/X 1 и регистратор (не показан).

На движущемся объекте 13 стрелкой обозначено направление движения, участки Э,, Э, Э поверхности объекта, попадающие в поля зрения соответственно первого, второго и третьего по ходу движения фотоприемных кана- лов. Оптические оси фотоприемников 1, 2 и 3 ориентированы так, что их поля зрения 3,3 и Эд расположены на одной прямой вдоль направления ДВ1тасения и соприкасаются друг с дру- гом. Выход фотоприемника 1 через логарифмический усилитель 4 подключе к первому входу блока вычитания 7. Выход фотоприемника 2 через усилител 5 подключен ко второму входу блока 7 вычитания и к первому входу блока 8 вычитания. Выход фотоприемника 3 через усилитель 6 подключен к второму входу блока вычитания 8. Выход блока 7 вычитания через блок сравне- ния с порогом 9 подключен к входу пуска блока 11 измерения временного интервала, а выход блока 8 вычитания через блок сравнения с порогом 10 подключен к входу останова блока 11. Выход блока 11 подключен к функциональному преобразователю 1/X 12, выход которого подключен к регистратору.

Устройство работает следующим образом.

Протяженный объект 13, скорость которого измеряется, перемещается в направлении от фотоприёмника 1 к фотоприемникам 2 и 3. Участки поверхности объекта, имеющие различную яркость, поочередно проходят через одинаковые поля зрения фотоприемника 1 (Э ) , фотоприемника 2 (3,) и фотоприем

ника 3 (Э ) . В результате сигналы на выходе фотоприемника пропорциональны интегральной яркости участков объекта, поочередно попадающих в поля зрения фотоприемников с На фиг. 2 а, б, в представлены эпюры возможного характера зависимостей от времени сигналов Е,Е , Е на выходе фотоприемников 1, 2 и 3. Сигналы (t) и Е (t) по форме полностью повторяют сигнал Е (t), но запаздывают относительно него соответственно на вeличинyйt и 2At, где At - измеряемая величина транспортного запаздывания. Сигналы на выходе логарифмических усилителей 4, 5 и 6 пропорциональны логарифму сигналов с выходов соответствующих фотоприемников, т.е.

E/t) E,(t);

5(1) К,log E(t); CD E,(t) К log E ft); (K const).

Оto1

Сигнал на выходе блока вычитания 7 пропорционален разности сигналов, поступающих с выходов усилителей 4 и 5:

Е,К()К, Ер

F(2)

К,К Jog (к const).

Сигнал на выходе блока 8 вычитания имеет вид

,()K,K,(log log Ер

f.(3)

- 1

Из выражений (2) и (3) видно, что благодаря использованию усилитеей с логарифмической амплитудной характеристикой сигналы на выходе блоков зависят только от отношения яркостей соседних участков поверхности объекта и не зависят от уровня общей освещенности объекта, по крайней мере, в том динамическом диапазоне, в котором амплитудные характеристики реальных усилителей близки к . огарифму.

На фиг. 2г, е показаны зависимости от времени сигналов Е (t) и Eg(t). Эти сигналы с выходов блоков вычитания 7 и 8 поступают на входы блоков

9 и 10 сравнения с порогом соответственно. Сигнал на выходе блока сравнения с порогом принимает значение О, когда сигнал на его входе меньше величины порога и,., и 1, когда j входной сигнал превьшает порог. Выходные сигналы блоков 9 и 10 представлены на фиг. 2д, ж.

На фиг. 2д, ж видно, что передние фронты импульсов на выходе блоков ю 9 и 10 сравнения с порогом сдвинуты

во времени относительно друг друга на величину транспортного запаздывания. Временной сдвиг между передними фронтами этих импульсов измеря- тз ется блоком 11 измерения временного интервала.

Измеренная блоком 11 величина транспортного запаздывания ut, т.е. время прохождениг объектом известно- JQ го базового расстояния L, равного в данном случае расотояншо между фотоприемниками, является мерой скорости. Так как скорость перемещения объекта

V -, то ее величина вычисляется с

At

помощью функционального преобразователя 1/Х, значение сигнала на выходе которого обратно пропорционально поступающей с блока 11 величине тран- Q cnoELTHoro запаздывания At.

Формула изобретения

Измеритель скорости перемещения протяженного объекта, содержащий

j

ю

тз

JQ

Q

5

расположенные вдоль направления перемещения три фотоприемных канала в виде оптически согласованных объективов и фотоприемников, два из которых подключены к первому и второму усилителям - а также два пороговых устройства, блок измерения временного интервала, функциональный преобразователь 1/Х и регистратор, при этом пороговые устройства подключены к входам блока измерения временных интервалов, соединенного выходом через функциональный преобразователь 1/Х с регистратором, отличающийся тем, что, с целью снижения погрешности измерения, в него введены два блока вычитания и третий усилитель, при этом все три усилителя выполнены логарифмическими, а фотоприемные каналы выполнены с одинаковыми соприкасающимися друг с другом полями зрения на поверхности протяженного объекта, третий по ходу движения объекта фотоприемник подключен к входу третьего усилителя, первый вход первого блока вычитания подключен к выходу первого фстопри- емника, второй вход первого блока вычитания и первый вход второго блока вычитания подключены к выходу второго фотоприемника, второй вход второго блока вычитания - к выходу третьего фотоприемника, а выходы вычитающих устройств соединены с входами пороговых устройств.

а

Е,

t

fV

7 Un

Un

At

At

is 5 S Фиг. 2

t5.

i

7

- t

At

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет снизить погрешности измерения скорости перемещения. Сигналы на выходе логарифмических усилителей 4,5 и 6 пропорциональны логарифму сигналов с выходов соответствующих фотоприемников 1, 2 и 3. Сигнал на выходе блока 7 вычитания пропорционален разности сигналов , поступающих с выходов усилителей 4 и 5, благодаря использованию усилителей 4 и 5 с логарифмической амплитудной характеристикой сигналы на выходе блоков 7 и 8 вычитания зависят только от отношения яркостей соседних участков поверхности объекта и не зависят от уровня общей освещенности объекта. Передние фронты 11мпульсов на выходе блоков 9 и 10 сравнения с порогом сдвинуты во времени относительно друг друга на ве- личину транспортного запаздывания. (/ Временной сдвиг между передними /f фронтами этих импульсов измеряется 1 блоком 11 измерения временного ин- 2 тервала. 2 ил. W Jfg ffj 12 Ш У N:) СП 4 СО со N5 Vus.t

Редактор М, Циткина

Составитель Ю. Власов Техред И.Попович

Заказ 4714/48

Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Л. Патай

Подписное