Корреляционный измеритель скорости Советский патент 1987 года по МПК G01P3/80 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения линейной скорости объектов и проходимого ими пути.

Цель изобретения - повышение точности измерения скорости за счет уменьшения флуктуационной ошибки измерения путем устранения неидентичности искажений, вносимых измерителем в обрабатываемые сигналы.

На фиг. 1 приведена функциональная схема измерителя скорости; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов измерителя.

Корреляционньй измеритель скорости содержит формирователи 1 и 2 сиг- tiyM-сигналов, регистр 3 сдвига, D- триггер 4 дискретизации, блоки 5 и 6 логического умножения,.логические элементы ИЛИ 7 и 8, интегратор 9, управляемый по частоте напряжением генератора 10 тактовых импульсов, счетчик 11 импульсов. Каждый блок логического умножения состоит из двух логических элементов И 12, 13 и 14, 15.

Устройство работает следующим образом.

На входы измерителя поступают информационные сигналы x(t) и x(t+f) с относительным временным сдвигом t, рав1-гым транспортному запаздыванию. Сигнал x(t) поступает на вход формирователя 1 (фиг. 1), с выхода которого сигнум-сигнал поступает на информационный вход регистра 3 сдви-г га. На входы синхронизации регистра 3 поступают импульсы с выхода генератора 10 тактовых импульсов. При прохождении первой ячейки регистра 3 в сигнум-сигнал вносятся искажения, выражающиеся в том, что каждьй фронт сигнала на выходе первой ячейки регистра 3 задержан относительно соответствующего фронта сигнум-сигнала на входе регистра 3 на время /it. Время / t определяется как разность между временем Ь„ появления фронта импульсного сигнала на выходе первой ячейки регистра 3 и временем t появления соответствующего фронта на входе регистра 3. Т.е,

10

15

Сигнал xCt+ C) подается на вход формирователя 2, с выхода которого сигнум-сигнал поступает на информационный вход D-триггера 4 дискретизации. На вход синхронизации триггера 4 также поступают импульсы с выхода генератора 10. При этом каждаш фронт выходного сигнала триггера 4 оказывается задержанным относительно соответствующего фронта выходного сигнала формирователя 2 на время At , которое также находится в интервале

1

25

30

.

гти

В установившемся режиме справедливо равенство

20 4t,Jt,

т,е, искажения, вносимые при дискретизации в каждый из двух сигналов, одинаковы и не оказывают влияния на точность измерения скорости.

На входы элемента И 12 подаются импульсы с прямых выходов сдвигающего регистра 3 и триггера 4, а на входы элемента И 14 - импульсы с инверсных выходов тех же элементов схемы. При совпадении соответствующих импульсов во времени на выходе элементов И 13 и 15 появляются импульсные напряжения. Эти напряжения поступают на входы элемента ИЛИ 7

35 и с его выхода - на первый вход интегратора 9.

На входы элемента И I3 подаются импульсы с прямых выходов одной из предоконечных ячеек регистра 3 сдвига и триггера 4, а на входь элемента И 15 - импульсы с инверсных выходов тех же элементов схемы. При совпадении соответствующих импульсов во времени на выходе элементов И 13 и 15 появляются импульсные напряжения. Эти напряжения поступают на входы элемента ИЛИ 8 и с его выхода - на второй вход интегратора 9.

Интегратор 9 выполнен по дифферен50 циальной схеме, т.е. он проводит вы40

45

дов элементов 7 и 8, и усреднение разностного сигнала,

В установившемся режиме разность Причем время dt находится в интер- 55 напряжений на входах интегратора 9

1в среднем равна нулю. Если измеряе- .

f где частота величина скорости изменяется,

то изменяется и величина временного сдвига между входными сигналами, при

вале ,

гтн сигнала

выходного

вых импульсов.

генератора такто

5

Сигнал xCt+ C) подается на вход формирователя 2, с выхода которого сигнум-сигнал поступает на информационный вход D-триггера 4 дискретизации. На вход синхронизации триггера 4 также поступают импульсы с выхода генератора 10. При этом каждаш фронт выходного сигнала триггера 4 оказывается задержанным относительно соответствующего фронта выходного сигнала формирователя 2 на время At , которое также находится в интервале

1

5

0

.

гти

В установившемся режиме справедливо равенство

0 4t,Jt,

т,е, искажения, вносимые при дискретизации в каждый из двух сигналов, одинаковы и не оказывают влияния на точность измерения скорости.

На входы элемента И 12 подаются импульсы с прямых выходов сдвигающего регистра 3 и триггера 4, а на входы элемента И 14 - импульсы с инверсных выходов тех же элементов схемы. При совпадении соответствующих импульсов во времени на выходе элементов И 13 и 15 появляются импульсные напряжения. Эти напряжения поступают на входы элемента ИЛИ 7

5 и с его выхода - на первый вход интегратора 9.

На входы элемента И I3 подаются импульсы с прямых выходов одной из предоконечных ячеек регистра 3 сдвига и триггера 4, а на входь элемента И 15 - импульсы с инверсных выходов тех же элементов схемы. При совпадении соответствующих импульсов во времени на выходе элементов И 13 и 15 появляются импульсные напряжения. Эти напряжения поступают на входы элемента ИЛИ 8 и с его выхода - на второй вход интегратора 9.

Интегратор 9 выполнен по дифферен0 циальной схеме, т.е. он проводит вы0

5

этом равновесие следящей системы нарушается.

На выходе интегратора 9, соединенного с управляющим входом генератора 10 тактовых импульсов, изменяется напряжение, которое, воздействуя на генератор 10, вькод которого подключен к синхронизирующим входам ячеек регистра 3, вызывает изменение частоты тактовых импульсов, а следовательно, и время задержки сигнала в регистре 3 до тех пор, пока разность сигналов на входах интегратора 9 не будет равна нулю. При этом частота тактовьк импульсов пропорциональна величине измеряемой скорости, а суммарное количество импульсов, накопленных счетчиком 11 импульсов, пропорционально пути, пройденному объектом, скорость которого измеряется.

На фиг. 2 представлены эпюры напряжений в различных точках предлагаемого устройства,

где signx(t) - сигнал на выходе формирователя 1; Uf - выходной сигнал генегти ратора 10; и - сигнал на выходе первой ячейки регистра 3 signx(t+T) - сигнал на выходе формирователя 2;

Uj - сигнал на прямом выходе триггера 4.

На фиг. 2 показано, что задержка между любыми двумя соответствующими фронтами сигналов U и U также будет равна величине Т транспортного запаздывания. Если бы сигнум-сигнал с выхода формирователя 2 не был подвергнут дискретизации во времени, то временная задержка между сигналами U и signx(t+T) была бы переменной.

Таким образом, предлагаемое устройство устраняет аппаратурную флук- ; туационную ошибку измерения скорости, возникш то из-за неидентичности вноси- мых искажений в oбpaбaтывae ыe измерителем сигналы x(t) и x() .

Формула изобретения

Корреляционньй измеритель скорости , содержащий два формирователя сигнум-сигналов, выход первого из которых соединен с информационным входом регистра сдвига, прямые выходы

сдвигай одной из предоконеч- ных ячеек регистра соединены с первым трехвходовым блоком логического умножения, инверсные выходы регистра сдвига и одной из предоконечных

ячеек регистра соединены с вторым трехвходовым блоком логическогЪ умножения, выходы блоков логического умножения соединены с входами двух логических схем ИЛИ, выходы которых

подключены к входам интегратора, соединенного с управляющим входом генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к синхронизирующим входам ячеек регистра сдвига и

к счетчику импульсов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения флуктуационной ошибки измерения скорости за счет внесения идентичных искажений в обрабатываемые измерителем сигналы, в состав измерителя включен D-триггер, информационный вход которого соединен с выходом второго формирователя сигнум-сигналов, вход синхронизации соединен с выходом

генератора тактовых импульсов,прямой выход D-триггера подключен к третьему входу первого блока логического умножения, а инверсный выход D-триггера соединен с третьим входом второго блока логического умножения.

.

+j

Редактор М.Петрова

Составитель Ю.Мручко Техред В.Кадар

Заказ 3383/41 Тираж 776Подписное

ВЫНИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

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

H

KJ

n

3

«o II

K.

и UJ

e

.

K)

+j

ч

.

«j «

tv.

(I

.:

J

:

Корректор Ъ.Бутяга

Изобретение предназначено для измерения линейной скорости объектов и проходимого ими пути. Цель изобретения - повышение точности измерения скорости. Устройство содержит формирователи 1 и 2 сигнум-сигналов, регистр 3 сдвига, D-триггер 4 дискретизации, блоки 5 и 6 логического умножения, элементы ИЛИ 7 и 8, интегратор 9, у1травляемый по частоте напряжением генератора 10 тактовых импульсов, счетчик 11 импульсов и элементы И12,- 13, 14 и 15. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить флуктуационные ошибки измерения путем устранения неидентичности искажений, вносимых устройством в обрабатываемые сигналы. 2 ил. с ..(1} (Л Лл1