Измеритель скорости Советский патент 1987 года по МПК G01P3/36 

129

всех Ф частотой, пропорциональной скорости движения объекта 12, и фазой. Выходные сигналы Ф подаются на входы многоканального блока 4 фазовой коррекции. Если частота следящего фильтра 5 равна частоте сигналов с Ф, на выходах фазовых детекторов 7 появятся напряжения, полярность которых зависит от фазового рассогласования каждого Ф относительно сигнала следящего фильтра 5. Компараторы 8 в заИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на транспорте, в аэрофотографии и в прокатном производстве для бесконтактного измерения скорости перемещения протяженного оптически неоднородного объекта.

Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения скорости.

На фиг.1 изображена функциональная схема измерителя скорости на фиг.2 - векторная диаграмма одной из возможных реализаций сигнала на выходе многоканального блока фазовой коррекции.

Измеритель скорости содержит по меньшей мере два фотоприемника с параллельными оптическими осями, каждый из которых состоит из объектива 1, дифференциального растрового фотодетектора 2 и дифференциального усилителя 3, многоканальный блок 4 фазовой коррекции, следящий фильтр 5, представляющий собой управляемый по частоте генератор с фазовой автоподстройкой частоты, и частотомер 6. Многоканальный блок 4 фазовой коррекции содержит идентичные каналы, каждый из которых включает фазовый детектор 7, компаратор 8, электронный переключатель 9 и два резистора 10 развязки, а также дифференциальный усилитель 11, общий для всех каналов Число каналов многоканального блока 4 фазовой коррекции равно числу фотоприемников .

Оптические оси фотоприемников параллельны между собой, перпендику- пярны поверхности объекта 12 и разнесены в направлении движения на рас72

висимости от полярности выходных сигналов фазового детектора 7 вырабатывают управляющие сигналы, переводящие электронный переключатель 9 в соответствующее положение. Выходной результирующий сигнал дифференциального усилителя 11 поступает на вход следящего фильтра 5, который автоматически подстраивается к частоте сигнала. 2 ил.

стояния, кратные пространственному периоду растрового фотодетектора 2. Дифференциальный растровый фотодетектор 2, установленный в плоскости изображения объектива 1, своими выходами соединен с входами дифференциального усилителя 3, выход которого соединен с сигнальным входом соответствующего электронного переключао

теля У, управляющий вход которого соединен с выходом того же дифференциального усилителя 3 через последовательно включенные фазовый детектор 7 и компаратор 8, а нормально замкнутые и нормально разомкнутые направления электронных переключателей 9 всех каналов через резисторы развязки 10 объединены соответственно на И- и НЕ-входах дифференциального усилителя 11, выход которого подключен к входу следящего фильтра 5, выход которого, в свою очередь, соединен с входом опорного напряжения фазового детектора 7 в каждом канале и входом частотомера 6.

Измеритель скорости работает следующим образом.

Объективы 1 формируют в плоскости растровых фотодетекторов 2 изображения разных участков протяженного объекта 12.

При движении объекта 12 на выходах дифференциальных усилителей 3 появляются синусоидальные сигналы с одинаковой для всех фотоприемников частотой, пропорциональной скорости V движения объекта 12, и фазой if случайным образом изменяющейся от фотоприемника к фотоприемнику. Бы

ходные сигналы всех фотоприемников

12

подаются на входы многоканального . блока 4 фазовой коррекции. Если частота следящего фильтра 5 равна частоте сигналов с фотоприемников, то на выходах фазовых детекторов 7 по- явятся напряжения U, полярность которых зависит от фазового рассогласования сигналов каждого фотоприемника относительно сигнала следящего фильтра 5, т.е.

и X со S 4.

Компараторы 8 в зависимости от полярности выходных сигналов фазовых детекторов 7 вырабатывают управляющи сигналы, переводящие электронные переключатели 9 в соответствующие положения. При этом указывается, что на вход И дифференциального усилителя 1 через резисторы 10 развязки подаются сигналы только с тех каналов, в которых фазовые рассогласования лежат в

интервале , 2 вход НЕ сигналы со всех остальных каналов.

Выходной результирующий сигнал дифференциального усилителя 1 1 поступает на вход следящего фильтра 5, который автоматически подстраивается к частоте сигнала.

Выходной сигнал следящего фильтра 5 используется в качестве опорного напряжения для фазовых детекторов 7 и подается на вход частотомера 6, проградуированного в единицах ско- рости.

На фиг.2 (для сравнения) показана векторная диаграмма сигналов, образованных пересечением плоскости оптического растра п случайно располо- женных оптических неоднородностей.

Из векторной диаграммы (фиг.2) .видно, что при произвольном увеличении размера поля зрения оптической системы, т.е. при произвольном увеличении числа п фотоприемников, в предлагаемом измерителе скорости амплитуда А результирующего сигнала возрастает пропорционально п, т.е.

л 2п . А,,

где А . - амплитуда сигнала на выходе фотоприемника.

5 О

15 0

5

0

Q

5

0

724

В известных устройствах с увеличением поля зрения в направлении дви- жения, необходимым для уменьшения погрешности измерений, т.е. с ростом числа оптических неоднородностей, одновременно попадающих в поле зрения, амплитуда результирующего сигнала стремится к нулю (точка О стремится в точку О).

Формула изобретения

Измеритель скорости, содержащий фотоприемное устройство, включающее объектив, в плоскости изображения ко- которого расположен дифференциальный растровый фотодетектор, подключенный своими выходами к входам дифференци-- ального усилителя, а также следящий фильтр в виде управляемого по частоте генератора с фазовой автоподстройкой частоты и частотомер, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности, в него введено п аналогичных фотоприемных устройств с оптическими осями, параллельными оптической оси первого фотоприемного устройства и разнесенными в направлении, ортогональном осям, на расстояние, кратное пространственному периоду дифференциального растрового детектора, многоканальный блок коррекции, включающий дифференциальный усилитель и п+1 идентичных каналов в виде фазового детектора, компаратора, двух резисторов развязки и электронного переключателя, сигнальный вход которого соединен с выходом соответствующего фотоприемника, а управляющий вход - с выходим того же фотоприемника через последовательно включенные фазовый детектор и компаратор, нормально замкнутые и нормально разомкнутые направления электронных переключателей всех каналов через резисторы развязки объединены соответственно на И- и НЕ-входах дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу следящего фильтра, соединенного выходом с входом опорного напряжения фазового детектора в каждом из каналов и входом частотомера.

О

,ТЗ

яя

Редактор А.Ревин

Составитель Ю.Власов

Техред Л.Сердюкова КорректорЕ.Сирохман

Заказ 7893/39Тираж 798 Подписное

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

/AI -/Ail

(puff. 2

Изобретение относится к оптическим измерителям скорости перемещения протяженного оптически неоднородного объекта. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения скорости. Оптические оси фотоприемников (Ф) параллельны между собой, перпендикулярны поверхности объекта 12 и разнесены в направлении движения на расстояния, кратные пространственному периоду растрового фотодетектора 2. Объективы 1 формируют в плоскости растровых фотодетекторов 2 изображения разных участков протяженного объекта 12. На выходах дифференциальных усилителей 3 появляются сигналы с одинаковой для S (Л с tffuef