Устройство для счета движущихся объектов Советский патент 1987 года по МПК G06M11/02 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, основанным на исгтользовании свойств физических полей, в частности к электрическим счетно-регистрирующим устройствам, отбраковки по физическим признакам и направлению движения, и может быть использовано с преимуществом в диэлектрических, в частности в воздуш ных средах, для контроля движущихся объектов живой и неживой природы.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для счета движущихс объектов.

Схема включает генератор 1 синусоидального напряжения, датчик, выполненный в виде излучающего электрода 2, перзрго приемного электрода 3, второго приемного электрода 4, усилитель 6, регулируемый аттенюатор 7, регулятор 8, дифференциальный усилитель 9, фазовращатель 10, умножитель 11, интегратор 12, компаратор 13, источник 14 опорного напряжения, регистратор 15.

Генератор 1 синусоидального напряжения соединен с излучающим электродом. 3 датчика 5, первый приемный электрод 3 через усилитель 6 соедине с входом дифференциального усилителя 9, второй вход которого соединен с выходом регулируемого аттенюатора 7, выход дифференциального усилителя 9 соединен с первым входом умножителя 11 через фазовращатель 10 - с вторым входом умножителя 1 1 и через регулятор 8 - с управляющим входом регулируемого аттенюатора 7, информационны вход которого соединен с вторым приеным электродом 4 датчика 5, вьпсод умножителя 11 соединен с информационным входом интегратора 12, управляющий вход и выход которого соединены соответстьенно с выходом и первым входом компаратора 13, второй вход которого соединен с выходом источника 14 опорного напряжения, вход ре-. гистратора 15 соединен с выходом компаратора 13.

На фиг.2а-д представлены эпюры напряжений на выходах отдельных блоков устройства.

Генератор 1 синусоидального напряжения служит для создания переменног квазистационарного электромагнитного поля в зоне между излучающим электро

5

0

0

дом 2 и плоскостью приемных электродов 3 и 4, реализуется по известным схемам высоковольтных генераторов на базе электронных ламп или транзисторов.

Излучающий электрод 2 служит для передачи электромагнитной энергии с выхода генератора 1 синусоидального напряжения в окружающее пространстйо изготавливается в йиде протяженного металлического стержня, провода и т.д.

Прижимные электроды 3,4 служат для приема и передачи электромагнитной энергии контролируемой зоны н й входы усилителя 6 и регулируемого аттенюатора 7, изготавливаются из протяженных металлических стержней, проводов и т.д.

Один из возможных вариантов реализации датчика 5 представлен на фиг.З, где изображено: излучающий электрод 2, первый приемный электрод 3, второй приемный электрод 4, диэлектрическая 5 подложка 16 (стрелками показаны направления движения объектов).

Усилитель 6 служит для усиления синусоидального напряжения, наводимого на первый приемный электрод 3, реализуется по известным схемам усилителей с большим входным сопротивлением на базе полевых транзисторов или микросхем типа К140УД8, К140УД13 и т.д.

Регулируемый аттенюатор 7 усиливает и при отсутствии объекта уравнивает сигнал, снимаемый с второго приемного электрода 4 с сигналом, снимаемым с первого приемного электрода 3. Реализуется по известным схемам 5 усилителей с большим входным сопротивлением и регулируемым коэффициентом усиления.

Регулятор 8 вырабатывает напряже- 5 ние регулировки коэффициента усиления регулируемого аттенюатора 7, рвали - зуется по известным схемам систем АРУ Дифференциальный усилитель 9 вырабатывает сигнал, пропорциональный 0 разности выходных напряжений усилите- ля 6 и регулируемого аттенюатора 7,. выполняется по известным схемам дифференциальных усилителей с большим коэффициентом подавления синфазной 5 помехи на базе операционных усилителей серий 140, 153 и т.д.

Фазовращатель 10 обеспечивает ,., сдвиг фазы сигнала с выхода дифференциального усилителя 9 на П/2, реали5

0

зуется по известным схемам на базе КС-цепей,

Умножитель 11 служит для перемножения сигналов с выходов дифференциального усилителя 9 и фазовращателя 10, реализуется на основе интегральных микросхем типа 1АОМА1, 525ПС1 и т.д.

Интегратор 12 служит для накопления сигнала с выхода умножителя 11, выполняется по известным схемам ин - теграторов со сбросом на основе операционных усилителей серий 140,153 и т.д.

Компаратор 13 служит для сравнени сигнала с выхода интегратора 12 с опорным напряжением и выработки импульса счета объекта и сброса интегратора 12, реализуется на базе интегральных микросхем типа 521СА1, 597СА1 и т.д.

Источник 14 опорного напряжения в вырабатывает постоянное, стабильное напряжение, амплитуда которого регулируется, реализуется по известным схемам на основе операционных усилителей серий 140, 153 и т.д.

Регистратор 15 служит для счета и индикации результата счета движущихс объектов, реализуется на базе счетчиков серий 155, 134 и т.д.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода генератора 1 напр жения излучается в пространство при помощи излучающего электрода 2, в результате в зоне контроля, т.е. в пространстве между электродами, образуется квазистационарное электромагнитное поле. На приемных электродах наводится электрический потенциал, величина которого зависит от расстояния до излучающего электрода 2 и от электрических параметров среды, в частности от диэлектрической проницамости. При отсутствии объекта в межэлектродной зоне сигналы на входах дифференциального усилителя 9 одинаковы (фиг.2 а,б) и сигнал на его выхде отсутствует (фиг.2 в). При этом влияние неоднородности окружающей среды, связанной с изменениями клима тических факторов, различия трактов усиления первого и второго приемных электродов компенсируют воздействием регулятора 8 на коэффициент усиления регулируемого аттенюатора 7, регулятор 8 при этом действует аналогично

известным системам АРУ, постоянная времени которых выбрана таким образом, что прохождение объектом межэлектродной зоны не оказывает существенного

влияния на выходное напряжение регулятора 8. При пересечении движущимся объектом межэлектродного пространства однородность поля нарушается и на приемные электроды наводятся различные электрические потенциалы, при этом приращение потенциала, связанное с движением объекта, появляется сначала в цепи одного приемного электрода, например 3, и лишь затем в цепи другого приемного электрода, например 4. Это связано с тем, чтобы сигналы, вызванные движением объекта, на входах дифференциального усилителя 9 появлялись в различное время и не компенсировали друг друга. В результате на выходе дифференциального усилителя 9 появляется два импульса (фиг.2 в). Фазовращатель 10, умножи- тель 11 и интегратор 12 представляет собой коррелятор. На выходе интегратора 12 получается сумма автокорреляционных функций первого и второго импульсов. Далее происходит сравнение сигнала с выхода интегратора 12 и регулируемого опорного напряжения с выхода источника 14 опорного напряжения. В случае, если суммарная автокорреляционная функция превьщ1ает заданное пороговое напряжение, на выходе компаратора 13 появляется импульс, кото рый производит сброс интегратора 12 и поступает на вход регистратора 15. Последний фиксирует факт пересечения объектом межэлектродной зоны.

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известными заключается в повышении точности устройства путем повьш1ения его чувствитель- ности за счет корреляционной обработки сигнала, эффективного подавления влияния внешних электромагнитных полей, представляющих собой синфазную помеху, и учета изменений электричес- ких параметров окружающей среды авто

матической регулировкой коэффициента передачи регулируемого аттенюатора 7.

Формула изобретения

1. Устройство для счета движущихся объектов, содержащее датчик, вьтол-, ненный в виде первого и второго приемных электродов, генератор синусои5, 1

дальнего напряжения, усилитель, интегратор, выход которого соединен с первым входом компаратора, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены регулятор напряжения, дифференциальный усилитель, регулируемый аттенюатор, фазовращатель, умножитель, источник опорного напряжения и датчик - излучающи электрод, выход генератора синусоидального напряжения соединен с излучающим электродом датчика, выход первого приемного электрода датчика через усилитель соединен с первым вхо- дом дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу регулятора напряжения, к первому входу умножителя и к входу фазовращателя, выход которого соединен с вторым вхо

6

дом умножителя, выход которого под- ключен к первом} входу интегратора, второй вход чрторого соединен с выходом компаратора, который подключен к регистратору, выход второго приемного электрода датчика соединен с первым входом р1ггулируемого аттенюатра, второй вход которого подключен к выходу регулятора напряжения, а выход - к второму входу дифференциалного усилителя.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что два приемных электрода датчика установлены перпендикулярно направлению движения объекта и расположены в плоскости, параллельной излучающему электроду датчика, на расстоянии от него,, большем размеров движущихся объектов.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использовано преимущественно в диэлектрических, в частности воздушных, средах для контроля движущихся объектов живой и неживой природы. Целью изобретения является повьшение точности устройства. Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, датчик 5, выполненный в виде излучающего электрода 2, первого и второго приемных электродов 3 и 4, усилитель 6, регулируемый аттенюатор 7, регулятор 8, дифференцирующий усилитель 9, фазовращатель 10, умножитель 11, интегратор 12, компаратор 13, источник опорного напряжения 14 и регистратор 15. Кроме того, два приемных электрода 3 и 4 установлены перпендикулярно направлению движения объекта и расположены в плоскости, параллельной излучающему электроду датчика, на расстоянии от него, большем размеров движущихся объектов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i а с ос ОС с о: 4ii Ч фиг. /

/

л

Г Г /

t7«

/ л у

Х/ У

ч/ / х

г г /

4/VW

Ч/ Ч/ у

S

л/V

г

лА/

Ut

Oft

фиг.З

Редактор М. Келемеш

Составитель Н. Ваганова

Техред Л.Сердюкова Корректоре. Черни

Заказ 3584/51 Тираж 672 Подписное ВНИИПИ Государственного ко штета СССР

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

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