Устройство для счета движущихся объектов Советский патент 1988 года по МПК G06M3/08 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, Ьсно- ванным на использовании свойств физических полей, в частности к электри- ческим счетно-регистрирующим устройствам, и может быть использовано преимущественно в водных и полупроводящих средах для учета движущихся объектов как живой, так и неживой . природы.

Цель изобретения - повышение точности счета.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для счета (ущихся объектов.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, формирователь 2 импульсов, повторитель 3, датчик 4, усилитель 5, фазочувствительный детектор 6, управляемый фазовращатель 7, пере множитель 8, интегратор 9, компаратор 10 и регистратор 11.

Датчик 1 содержит первый 12 и второй 13 передающие электроды и приемный электрод 14.

Генератор 1 импульсов служит для формирования сигнала тактовой частоты, например, синусоидальной или прямоугольной формы. В устройстве может быть использован любой соответ ств тощий стандартный генератор, а также выполненный на базе интегральных ми7 росхем по известным схемам.

Формирователь 2 преобразует сигнал тактовой частоты в сложный сигнал, база которого значительно больше единицы. Схемная реализация формирователя 2 сложного сигнала зависит от вида сигнала.

Повторитель 3 предназначен для согласования выходного сопротивления преобразователя 2 сигнала с сопротивлением участка среды между передающими электродами 12 и 13.

Передающие электроды 12 и 13 формируют электромагнитное поле в контролируемой зоне и могут быть выполнены в виде цилиндрических стержней из металла или графита.

Приемный электрод 14 служит для измерения потенциала электромагнитного поля. Основное требование к приемному электроду - малый уровень собственных шумов.

Усилитель 5 представляет собой каскад с высоким входным сопротивлением, напряжение на выходе которого пропорцио1 лльно потенциалу элект

5

0

Ь

0

5

0

5

Ь

0

ромагнитного поля в месте расположения приемного электрода и может быть реализован по известньпч схемам на базе полевых транзисторов или интегральных микросхем.

Фазочувствительный детектор 6 формирует выходной сигнал, амплитуда и знак которого пропорциональны разности фаз сигналов с выходов усилителя 5 и управля мо1-о фазовращателя 7. В качестве детектора 6 может быть ис11о1 ьзован стандартный измеритель разности фаз низкочастотных сигналов типа Ф2-16 или выполненный по известным схемам на основе интегральных аналоговых перемножителей, например К140МА1.

Управляемый фазовращатель 7 осуществляет сдвиг фазы опорного сигнала с выхода преобразователя 2 сигнала на величину, пропорциональную напряжению с выхода фазочувствитель- ного детектора 6. Фазовращатель 7 может быть выполнен по известным схемам на основе RC-цепочек.

Перемножитель 8 осуществляет перемножение сигналов с выходов усилителя 5 и управляемого фазовращателя 7, выполняя операцию синхронного детектирования . Он выполнен на основе интегральных микросхем типа К140МЛ1, К525ПС1 и т.д.

Интегратор 9 для интегрирования сигнала с выхода перемножителя 8 и может быть реализован по известным схемам на базе интегральных операционных усилителей.

Компаратор 10 сравнивает сигнал с выхода интегратора 9 с заданным порогом и при превышении последнего формирует импульс напряжения, свидетельствующий о пересечении контролируемой зоны. В качестве компаратора 10 может быть использован практически любой интегральный компаратор, например К521САЗ.

Регистратор 11 осуществляет счет объектов, пересекающих контролируемую зону. В предлагаемом устройстве в качестве регистратора 11 могут применяться стандартные счетчики импульсов либо выполненные на базе цифровых тгнтегральных схем с последующей индикацией результата на табло.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение тактовой частоты, например, синусоидальной или прямоугольной формы с выхода генератора поступает ца вход формирователя 2, н котором преобразуется в один из видов сложного сигнала, например в сигнал с линейной частотной модуляцией, дискретной частотной модуляцией, дискретной фазовой модуляцией и т.д. При этом предпочтительнее сигналы, база которых, в общем слу- чае равная произведению длительности на полосу, имеет максимальное значение при минимальном затухании сигнала в окружающей водной среде. Далее сложный сигнал усиливается по мощности и согласуется с сопротивлением контролируемого участка среды между передающими электродами 12 и 13 при помощи повторителя 3. На передающие электроды 12 и 13 дат- чика А сложный сигнал подается строг симметрично относительно нулевой (средней) точки, потенциал которой принимается за нулевой уровень. Приемный электрод 14 располагается точ- но в центре между передающими электродами 12 и 13 на одной оси с ними. При отсутствии объекта и описанном расположении приемного электрода 14 последний находится на нулевом экви- потенциале. Сигнал на выходе усилителя 5 пропорционален разности потенциалов между нулевой точкой и точкой расположения приемного электрода 14. При отсутствии объекта сигнал на выходе усилителя 5 также отсутствует . В случае наличия на выходе усилителя 5 сложного сигнала и отсутствии контролируемого объекта перемещением приемного электрода и установ кой его на нулевом эквипотенциале осществляют балансировку устройства. При прохождении объекта между электродами 12 и 14 или 13 и 14 балансировка нарушается и на выходе усили- теля 5 появляется сложный сигнал, амплитуда и фаза которого определяется как характеристиками объекта (проводимость, геометрические размеры и т.д.), так и тем, к какому из передающих электродов ближе расположена траектория движения объекта. Фазочувствительный детектор 6 оценивает фазовый сдвиг между принятым и исходным сложными сигналами. Управляемый фазовращатель 7, перемножитель 8 и интегратор 9 в совокупности представляют собой коррелятор При этом необход1 1ая задержка опор

д 5 0 5 о Q д

35

5

ного сигнала и его синхронность достигается при помощи управляемого фазовращателя 7. Таким образом, на выходе интегратора 9 при пересечении объектом контролируемой зоны появляется сигнал, совпадающий с вза1Гм- но корреляционной функцией сигнала с выхода усилителя 5 и копии исходного сложного сигнала с выхода преобразователя 2 сигнала, задержанного при помощи управляемого фазовращателя 7. Далее напряжение на выходе интегратора 9 сравнивается с порогом при помощи компаратора 10 и при превышении порога регистрируется регистратором 11. Длительность сложного сигнала выбирается не меньшей, чем время взаимодействия контролируемого объекта с электромагнитным полем, создаваемым передаюши- ми электродами 12 и 13.

Применение сложных сигналов и их корреляционная обработка позволяют значительно улучшить чувствительность и разрешающую способность предлагаемого устройства по сравнению с известными за счет улучшения соотношения сигнал/шум и эффекта временного сжатия при корреляционной обработке. Кроме того в предлагаемом устройстве отсутствует влияние флуктуации проводимости окр жаюцей среды на точность счета.

Формула изобретения

1 . Устройство для счета движутцих- ся объектов, содержащее генератор импульсов, повторитель, первый выход которого соединен с первым входом датчика, выход которого подключен к входу усилителя, интегратор, выход которого соединен с входом компаратора, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности счета, в него введены Фазочувствительный детектор, управляемый фазовращатель, перемножитель и формирователь импульсов, выход генератора импульсов через фор мирователь импульсов подключен к входу повторителя и первому входу управляемого фазовращателя, выход которого соединен с первыми входами перемножителя и фазочувствительного детектора, выход которого подключен к второму входу управляемог о фазовращателя, второй выход повторителя со5 13815566

единен с вторым входом датчика, вы-электроды и приемный электрод, перход усилителя подключен к вторым вхо-вый и второй передающие электроды и

дам фаэочувствительного детектора иприемный электрод расположены на одперемножителя, выход которого соеди-, ной оси, приемный электрод располонен с входом интегратора, выход ком-жен посредине между первым и вторым

паратора подключен к входу регкст-передающими электродами, первый и

ратора.второй передающие электроды соедине2. Устройство по п, 1, о т л и-ны соответственно с первым и вторым

чающееся тем, что датчик со-ю входами датчика, приемныГ электрод

держит первый и второй передающиеподключен к выходу датчика.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, основанным на использовании свойств физических полей, в частности к электрическим счетно-регистрирующим устройствам, и может быть использовано преимущественно в водных и полупроводящих средах для учета движущихся объектов как живой, так и неживой природы. Целью изобретения является повьппение точности счета. Устройство для счет движущихся объектов содержит генератор 1 импульсов, формирователь 2 ш-1пульсов, повторитель 3, датчик 4, усилитель 5, фазочувстви- тельный детектор 6, управляемый фазовращатель 7, перемножитель В, интегратор 9, компаратор 10 и регистратор 11. В состав датчика входят первый и второй передаюпше электроды 12 и 13 и приемный электрод 14. Преимущество устройства по сравненто) с известными заключается в том, что применение сложных сигналов и их корреляционная обработка позволяют значительно улучшить чувствительность и разрешающую способность за счет улучшения соотношения сигнал/шум и эффекта временного сжатия при корреляционной обработке. Кроме того, в данном устройстве отсутствует влияние флуктуации проводимости окружающей среды на точность счета. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 00 00 ел СП О5