Способ измерения скорости движения объекта Советский патент 1992 года по МПК G01P3/66 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости прямолинейного движения объекта, а также определения закона изменения скорости с использованием распределительного измерительного контура в виде разнесенных вдоль траектории движения двух датчиков.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг.1 представлены диаграммы, поясняющие способ измерения; на фиг.2 - устройство, реализующее способ; на фиг.З - временная диаграмма работы блоков устройства.

Способ основан на измерении интервала времени Atj прохождения объектом заданного (базового) расстояния AXJ и определении средней скорости на соответствующем j-ом интервале по отношению AXJ/ Atj с использованием пары идентичных датчиков положения с кол околообразным выходным сигналом, расположенных вдоль траектории движения объекта, причем перед измерением задают на траектории координаты х| регистрации объекта, в которых необходимо определить значения его скорости, таким образом, что AXJ XI-XI- 1; ,1,2,...,(N-1) а между датчиками укладывается множество базовых расстояний A xj,

,2N, и в процессе измерения скорости

измеряют текущие значения выходных сигналов обоих датчиков, возмущаемых движущимся объектом, формируют и непрерывно измеряют информативный параметр, используемый для регистрации прохождения объектом заданных координат xi, как функцию выходных сигналов обоих датчиков, до- пол нительно в качестве информативного параметра R используют отношение дифференциального Ug и суммарного 1 сигналов датчиков R Ug/Ujt, причем, в моменты прохождения объектом заданных координат xi определяют результирующий сигнал ei, прибавляя к значению сигнала сформированного информативного параметра RI, измеренному в координате xi рассчитанное заранее по формуле Ar-Ugi+i/U н-i соответствующее значение напряжения сдвига AI, что обеспечивает в каждой из заданных координат xi сдвиг параллельно самой себе характеристики R(x) измерения сформированного информативного параметра в зависимости от координаты движущегося объекта таким образом, чтобы в каждой из заданных координат xi значение результирующего сигнала Ј i Ri+ A1 оказалось равным нулю, при этом моменты прохождения объектом заданных координат xi определяют по равенству нулю результирующего сигнала Ј| .

Устройство, реализующее способ (фиг.2), содержит два датчика 1 и 2 (Д1 и Д2),

например индукционные с интеграторами на выходах (на блок-схеме интеграторы не показаны), блок 3 определения разнисти двух сигналов (субтрактор) блок 4 деления, двухвходовой сумматор 5, двухвходовой логический элемент ИЛИ 6, нуль-орган (НО) 7, измеритель 8 временных интервалов (И В И), блок 9 дифференцирования, управляемый источник 10 опорного напряжения (УИОН), запоминающее устройство (ЗУ) 11, вычислитель 12, двухвходовый сумматор 13. Выходы датчиков 1 и 2, разнесенных вдоль траектории движения объекта на расстояние S, подключены к субтрактору 3, с выходом которого соединен вход Делимое блока 4

деления, а вход Делитель последнего соединен с выходом сумматора 13, к входам которого подключены выходы датчиков Д1 и Д2. Выход блока 4 деления подключен к первому входу сумматора 5, выход которого

через первый вход элемента ИЛИ б соединен с входом НО 7, а второй вход сумматора 5 подключен к выходу УИОН 10. Выход НО

7подключен к входу ИВИ 8 и входу Строб 1 ЗУ 11. Второй вход элемента ИЛИ 6 соединен с выходом блока 9 дифференцирования, вход которого подключен к выходу Д1. Вход УИОН 10 соединен с первым выходом ЗУ 11.

8качестве УИОН 10 может быть использован, например, цифроаналоговый преобразователь (при реализации устройства для измерения скорости на аналоговых элементах). Второй стробирующий вход (Строб 2) ЗУ 11 подключен к выходу ИВИ. Кроме того, второй выход ЗУ 11 подключен к первому

информационному входу вычислителя 12, выход которого является выходом устройства для измерения скорости. К второму информационному входу вычислителя 12 подключен выход ИВИ 8. Вычислитель 12

выполняет функцию вычисления значений скорости VCpj на заданных интервалах пути между датчиками по формуле u Xi+i-Xi AXj VcpJ ti+i-ti 5Tf

Устройство работает следующим образом.

В момент прохождения объектом датчика 1 (Д1) выход ной сигнал последнего достигает максимума (координата xi на фиг.2), а

на выходе блока 9 дифференцирования наоборот сигнал переходит через нуль и, проходя через элемент ИЛИ 6, возбуждает нуль-орган НО 7, на выходе которого появляется импульс (см. временную диаграмму

на фиг.З). Этот импульс поступает на вход И В И 8, запуская его на отсчет первого интервала времени ti, соответствующего интервалу пути (x2-xi). Сигнал RI на выходе блока 4 деления является результатом последовательно выполняемых операций: вычитания соответствующего координате xi (фиг.2) выходного сигнала 11аш сигнала Ui датчиков 1 и 2 в субтракторе 3 и последующего деления полученного дифференциального сигнала Ufl Ui-U2 на сумму выходных сигналов Ui датчика 1 и Da датчика 2. Таким образом, на выходе блока 4 деления постоянно присутствует изменяемое во времени в процессе движения объекта напряжение Ri. По сигналу с выхода НО 7, поступающему на вход Строб 1 ЗУ 11, из памяти последнего извлекается и подается на кодовую ши- ну (первый выход) УИОН 10 код рассчитанного заранее смещения, соответствующего координате xi (фиг.2). На выходе УИОН 10 появляется напряжение смещения AI, которое в сумматоре 5 складывается с непрерывно изменяющимся во времени сигналом RI и в виде суммарного сигнала е через элемент ИЛИ 6 поступает на вход НО 7. Описанный фрагмент соответствует участкам 1 и 4 на фиг.2. Как только сигнал спадает до нуля (это произойдет в координате Х2), НО 7 снова выдает выходной импульс, который, во-первых остановит (и снова запустит на отсчет нового интервала времени t2) ИВИ 8, фиксируя тем самым момент окончания отсчета интервала времени ti, который потребовался объекту для прохождения первого интервала пути (х2- xi), а во-вторых возбуждает вход Строб 1 ЗУ 11, При этом из памяти последнего извлекается очередной код напряжения смещения Да, который поступает на вход УИОН 10. На выходе последнего появляется соответствующее значение напряжения А2, на выходе сумматора 5 формируется напряжение EZ , которое спадает до нуля в координате хз, значение ti поступает в вычислитель 12, куда одновременно (по стро- бирующему сигналу с выхода ИВИ 8) поступает из ЗУ 11 значение соответствующего интервала пути (xa-xi). В вычислителе 12 по формуле VCp(x2-xi)/ т 1 определяется значение средней скорости на первом интервале пути (x2-xi). Далее описанный процесс повторяется, но канал датчик 1 - блок 9 дифференцирования - первый вход элемента ИЛИ 6 - НО 7 уже не используется, так как по нему проходит только запускающий устройство сигнал в момент подхода объекта к датчику 1. Вместо этого канала далее циклически работает канал запуска

НО 7 по цепи Д 1, Д 2 - субтрактор 13 -блок 4 деления - сумматор 5 - второй вход элемента ИЛИ 6 - НО 7. При этом после очередного срабатывания НО 7, соответствующего

координате хз (переход через нуль сигнала Ј2), прекращается отсчет временного интервала 12 в ИВИ 8 (с последующим расчетом нового значения скорости в вычислителе 12 по формуле VCp(x3-X2)/t2) и

начинается отсчет нового временного интервала Аз. В этот же момент возбуждается вход Строб 1 ЗУ 11 и из памяти извлекается код очередного значения напряжения смещения Аз, который поступает на вход

УИОН 10. На выходе последнего появляется соответствующее значение напряжения Аз., на выходе сумматора 5 формируется напряжение Аз, которое спадает до нуля в координате х0, что снова приводит к появлению на выходе НО 7 импульса и т.д. Далее процесс повторяется. В конце интервала пути между датчиками Д 1 и Д 2 при проходе объектом датчика Д 2 на выходе блока дифференцирования снова появляется сигнал

перехода напряжения через нуль, запускающий через ИЛИ НО 7. На выходе последнего появляется импульс (см. временные диаграммы на фиг.З), останавливающий ИВИ 8, в результате чего на выходе последнего формируется код ts, поступающий на вычислитель 12. Коме того, этот код, поступая на вход Строб 2 ЗУ 11, извлекает из последнего код, соответствующий окончанию процесса измерения скорости на участке между двумя датчиками. При этом на выходе УИОН 10 появляется соответствующее напряжение, которое до выключения устройства дежурит на втором выходе Ј5 - Поскольку на первом входе сумматора

5 сигнал R отсутствует (так как отсутствуют сигналы на выходах обоих датчиков, из зоны которых прошел движущийся объект), НО 7 далее не срабатывает и процесс измерения прекращается.

Значения заданных координат регистрации xi,X2Х| на траектории движения и

рассчитанные значения напряжения смещения А1 , ДаAJ для соответствующих

координат регистрации вносятся в ЗУ 11

заранее. Выход вычислителя 12 может быть подключен к печатающему устройству или заведен в цепи управления, например процессом движения объекта, скорость движения которого измеряется.

Формула изобретения

Способ измерения скорости движения объекта на участке пути между двумя датчиками, заключающийся в разбиении этого участка пути на N координат х(, измерении

напряжений датчиков, определении информативного параметра R как функции отношения напряжений датчиков при прохождении объектом заданной координаты XN измерении интервала времени Atj прохождения объектом заданного расстояния AXJ и вычислений скорости Vj движения объекта по формуле

XJ-M-XI AXj

tj

Vj

ti + 1 - ti i гдеЮ,1,2,...,(М-1);

,2,3(1+1),

отличающийся

тем, что, с целью

повышения точности за счет уменьшения инструментальной погрешности, определя0

05ъект 31

Х0

ФиКССГЩ

ют разность Ug и сумму U напряжения возмущений датчиков, определяют информативный параметр R как отношение напряжения Ug/U , результирующий сигнал Ј как сумму сигналов информативного параметра R, измеренного в точке с координатой Xj, и напряжения сдвига Д( определяемого как отношение

Ai

- U а, + 1

U +1

при этом моменты ti прохождения объектом заданных координат определяют по равенству нулю результирующего сигнала к;

Xff S

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения как скорости прямолинейно движущегося объекта, так и закона ее изменения. Цель изобретения - повышение точности измерения. Способ измерения скорости прямолинейно движущегося объ., f; 0 I I i CR I екта заключается в измерении с помощью двух датчиков 1 и 2, расположенных на концах измеряемого отрезка пути, интервала времени прохождения объектом этого пути и вычислении с помощью блока 12 отношения пути к времени, причем предварительно проводят калибровку пути с помощью эталонного датчика, движущегося по этому пути с постоянной скоростью, запоминая при этом в блоке 11 величины отношений электрических сигналов датчика, измеренных с помощью блоков 3 и 13, на небольших интервалах, на которые разбивается весь путь, а в качестве отношения электрических сигналов используют отношение разности сигналов датчиков к сумме этих же сигналов. 3 ил. 1 (/ С Xj,--..X ,- -i исходные данные J.AI, А--V4- sj О СП ю Фиг

Фиг Л