Способ регистрации изменения светового потока Советский патент 1990 года по МПК G01D5/12 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в фотоэлектронных системах автоматического управления.

Цель изобретения - повышение быстродействия за счет сокращения времени регистрации светового потока при амплитуде гармонической помехи, близкой к нулю.

На фиг.1 приведена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2- временные диаграммы, поясняющие способ.

На фиг,1 и 2 обозначено: световой поток 1, состоящий из полезных световых импульсов с длительностью t и световой квазигармонической помехи, период изменения ко горой может быть

/.

близок к значению ь; электрический сигнал 2, полученный в результате линейного преобразования светового потока 1; пороговый уровень 3 сигнала 2; сигнал 4 сравнения сигналов 2 и 3, задержанный сигнал 5 (6) на время t и L- соответственно; постоянный сигнал 7; эталонный сигнал 8; проинтегрированный сигнал 9; допол-

нительный проинтегрированный сигнал 10; результирующий выходной сигнал 11; положительный 12.1 и отрицатель - , ный 12.2 эталонные сигналы; продифференцированный сигнал 13.

Устройство (фиг«1) содержит фото- приемник 14, например фоторезистор, пороговый релейный элемент 15 (реле), блок 16 временной задержки с изменяемым временем задержки, сумматор 17, выходной пороговый релейный элемент 18 (например, выходное реле); интеграторы 19 и 20, блоки 21-24 сравнения, нуль-органы 25-29 (например, чувствительные реле), дифференцирующий блок 30, замыкающие контакты 31 и 32 реле 15 и 29 соответственно, источники 33-35 соответственно положительного эталонного и отрицательного эталонного сигналов.

Способ осуществляется следующим образом.

При подключении источников 33-35 эталонных сигналов включаются в работу нуль-органы 25-28, размыкающие контакты которых отключают цепь управляющего сигнала блока 16 и подготавливают интегратор 20 к работе.

С помощью фотоприемника 14 световой поток преобразуется в электрический сигнал 2, который измеряется по отношению к пороговому уровню 3 элементом 15. В момент Т к элемент 15 включается, фиксируя тем самым момент до стижения сигналом 2 порогового значения 3. Выходной сигнал 4 порогового элемента 15 задерживается блоком 16 и поступает на вход сумматора 17. ОдДля случая, когда гармоническая

10

15

20

световая помеха по дпительности бо ше или равна длительности и полезного сигнала, в момент Т продиффе ренцированный сигнал 13 сравняется эталонным 12.1, Один из нуль-орга 27 или 28 кратковременно отключае и обнуляет интегратор 20. Для это случая световой помехи интегратор не оказывает влияния на работу уст ройства, В момент Т/2 проинтегриро ный сигнал 9 равен эталонному 8. Нуль-орган 25 кратковременно- отклю чается и передает через замыкающий контакт 32 управляющий сигнал на у равляющий вход блока 16 задержки. Время задержки уменьшается. За сче удвоения сигналов на входах сумма ра 17 включается выходное реле 18 которое формирует результирующий

нал 11 не в момент Т

+ г.

а раньш

25

30

35

в момент Тj, что сокращает время лекции светового потока в условии длительной помехи.

В момент Т.4 продифференцирован сигнал 13 принимает нулевое значен С помощью нуль-органа 29 интеграто

19обнуляется, а также обнуляется при каждом нулевом значении сигнал 13. Дополнительное интегрирование постоянного сигнала 7 интегратором

20не оказывает влияния на формиро вание результирующего сигнала 11 момент. Tgj если амплитуда наложен гармонической световой помехи отли чается от нуля.

Для случая, когда помеха кратк временна, например в интервале ТЮновременно замыкается контакт 31, ко- 4Q момент времени .Т равенства нулю

продифференцированного сигнала 13 наступает раньше достижения проинтегрированным сигналом 9 уровня э лонного сигнала 8а Интеграторы 19 .,. 20 обнуляются в моменты времени Т и Т,| , 1(2, соответственно. Время лекции сохраняется равным t . Если проинтегрированные сигналы 9 и 10 достигнут уровня эталонного значе 8, то без удвоенного значения сиг ла на выходе сумматора 17 выходно реле 18 не сформирует результирукг щего сигнала 11.

торый подключает источник постоянного тока к входам интеграторов 19 и 20.

Одновременно с измерением сигналов 2 пороговым реле 15 блок 30 осуществляет дифференцирование этого сигнала. Продифференцированный сигна 13 включает нуль-орган 29 в работу, который включает интегратор 19 в работу и подготавливает цепь для прохождения сигнала через контакт 32. Скорость интегрирования интеграторов 19 и 20 установлена такой, что за время ,t проинтегрированные сигналы 9 и 10 становятся равными эталонному 8. В ходе этого интегрирования возможны следующие режимы обработки помехи.

Для случая, когда гармоническая

5

0

световая помеха по дпительности больше или равна длительности и полезного сигнала, в момент Т продифференцированный сигнал 13 сравняется с эталонным 12.1, Один из нуль-органов 27 или 28 кратковременно отключается и обнуляет интегратор 20. Для этого случая световой помехи интегратор 20 не оказывает влияния на работу устройства, В момент Т/2 проинтегрированный сигнал 9 равен эталонному 8. Нуль-орган 25 кратковременно- отключается и передает через замыкающий контакт 32 управляющий сигнал на управляющий вход блока 16 задержки. Время задержки уменьшается. За счет удвоения сигналов на входах сумматора 17 включается выходное реле 18, которое формирует результирующий сигнал 11 не в момент Т

+ г.

а раньше,

в момент Тj, что сокращает время селекции светового потока в условии длительной помехи.

В момент Т.4 продифференцированный сигнал 13 принимает нулевое значение,, С помощью нуль-органа 29 интегратор

19обнуляется, а также обнуляется при каждом нулевом значении сигнала 13. Дополнительное интегрирование постоянного сигнала 7 интегратором

20не оказывает влияния на формирование результирующего сигнала 11 в момент. Tgj если амплитуда наложенной гармонической световой помехи отличается от нуля.

Для случая, когда помеха кратко- временна, например в интервале ТЮТ(4

момент времени .Т равенства нулю

момент времени .Т равенства нулю

продифференцированного сигнала 13 наступает раньше достижения проинтегрированным сигналом 9 уровня эталонного сигнала 8а Интеграторы 19 и 20 обнуляются в моменты времени Т и Т,| , 1(2, соответственно. Время селекции сохраняется равным t . Если . проинтегрированные сигналы 9 и 10 и достигнут уровня эталонного значения . 8, то без удвоенного значения сигнала на выходе сумматора 17 выходное реле 18 не сформирует результирукг щего сигнала 11.

Для случая, когда помеха отсутствует, например в интервале Т,, возможен один из трех типов вариантов изменения вершины импульса полез 1 ного светового потока: 2.1, 2,2 или 2,3, при которых продифференцирован

515

ные соответствующие сигналы 13,1, - 13.2 или 13.3 не выходят за пределы значений эталонных сигналов 12.1, 12.2.

При регистрации сигнала 2.1 интеграторы 19 и 20 интегрируют постоянный сигнал 7, В результате срав нения сигналов 2.1 с 8 или 10.1 с 8 в момент Т(д изменяется знак раз- ностньгх сигналов на выходе блоков 21 и 22 соответственно. Отключаются нуль-органы 25 и 26, которые формируют управляющий сигнал для управления работой блоком J6 задержки. Вре- мя задержки уменьшается до величины 1 , В момент , когда скорость изменения сигнала 2 мала, интегратор 19 обнуляется. Интегратор 20 обнуляется в момент Т яз.

При регистрации сигнала 2.2 интегратор 19 может расшунтироваться

только по истеченим времени Т(й и выдает сигнал 9,2 в момент , что не обеспечивает высокое быстродействие временной селекции в прототипе. В устройстве дополнительный проинтегрированный сигнал 10.2 в момент сравняется с эталонным 8 и с помощью нуль-органа 26 время задержки блока 16 сокращается до величины Ј . Обнуление интеграторов 19 и 20 происходит в моменты Т Ј3 и TQ.Q. соответственно.

При регистрации сигнала 2.3 интегратор 19 (в способе-прототипе) не расшунтируется и контакт 32 не включается, так как продифференцированный сигнал 13.3 в интервале всегда равен нулю. Время задержки может иметь максимальное значение t , что не отвечает требованию высокого быстродействия временной селекции. В предлагаемом устройстве дополнитель-

Если а интервале времени Т(7 +

+ (Т ге )/2 появилась такая помеха, ч го ее продифференцированная величина 13 достигает уровня 12 (на фиг.1 не показано) раньше, чем проинтегрированные сигналы 9 или 10 примут значение сигнала 8, то интеграторы 19 и 20 обнуляются. Такая помеха селектируется.

Таким образом, за счет дополнительного интегрирования постоянного сигнала 7 интегратором 20 с сокращением времени задержки блока 16 в ..iy чае выдачи сигнала сравнения блоком 22, а также сброса интегратора 20 при нулевых сигналах на выходах блоков 24 и 23 обеспечивается сокращение времени формирования и регистрации светового потока при значениях амплитуды гармонической составляющей, близких к нулю для монотонных сигналов типа 2,1, 2.2, 2,3

формула изобретения Способ регистрации изменения светового потока по авт. св. № 1006914, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия за счет сокращения времени регистрации светового потока при амплитуде гармонической помехи, близкой к нулю, дополнительно интегрируют постоянный сигнал, сравнивают полученный дополнительный проинтегрированный сигнал с эталонным сигналом и если момент сравнения этих сигналов опережает, момент равенства нулю продифференцированного сигнала, прекращают задер-

живание первого зафиксированного сигнала, одновременно сравнивают продифференцированный сигнал с дополнительным положительным эталонным сигналом и с дополнительным отрицатель-

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в фотоэлектронных системах автоматического управления. Цель изобретения - повышение быстродействия достигается путем сокращения времени регистрации светового потока при амплитуде гармонической помехи близкой к нулю или монотонной помехе. Дополнительно интегрируют постоянный сигнал и сравнивают его с эталонным сигналом, прекращают задерживание первого зафиксированного сигнала в момент равенства нулю продифференцированного сигнала, сравнивают одновременно продифференцированный сигнал с дополнительным положительным эталонным сигналом и с дополнительным отрицательным эталонным сигналом и устанавливают дополнительный проинтегрированный сигнал равным нулю в каждый момент сравнения продифференцированного сигнала с положительным или отрицательным эталонным сигналом. Новые операции обеспечивают более быструю регистрацию светового потока при гармонической помехе, близкой к нулю, при сохранении возможности селекции сигнала от помехи, период изменения которой соизмерим с периодом сигнала. 2 ил.

ное интегрирование обеспечивает сокра- 45 эталонным сигналом и устанавлищение времени селекции. В момент дополнительный проинтегрированный сигнал 10.3 достигает уровня сигнала 8, Нуль-орган 26 переключает блок 16 задержки. Время селекции сокращается до величины t ,

вают дополнительный проинтегрированный сигнал, равный нулю, в каждый момент сравнения продифференцированного сигнала с положительным или от- рицательным дополнительными эталонными сигналами.

Редактор Н.Киштулинец

Тг Т5 ТВ Т8 ТюТПТ13Т1ЧТ15 Фиг 2

Составитель В.Цворкин

Техред М.Ходанич Корректор М.Пожо