Устройство для измерения площадей плоских объектов Советский патент 1992 года по МПК G01B7/32 

Изобретение относится к области измерительной техники. Оно может быть применено при измерении площадей плоских тел любой конфигурации, оптической прозрачности и электропроводности. Это техническое решение может найти применение в частности, в спектроскопии при измерении площадей сложных спектров, а также в картографии, швейном, скорняжном производстве.

Целью изобретения является повышение точности устройства, за счет дифференциальной схемы включения формирователя порогового напряжения, выполненного на конденсаторе и конденсаторов образованных емкостными ячейками измерительной матрицы.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для измерения площадей плоских фигур; на фиг.2 - эпюры напряжения в различных участках цепи устройства.

Устройство для измерения площадей плоских объектов содержит датчик 1 запускающих импульсов, генератор 2 импульсов, счетчики 3,4, дешифраторы 5,6, коммутаторы 7,8, измерительную матрицу 9, формирователь 10 порогового напряжения, выполненный на конденсаторе, элементы И 11,12. 13, измерительный генератор 14, од- новибратор 15, блоки 16,17 выпрямления, дифференциальный усилитель 18, пороговый элемент 19, счетчик 20, регистр 21, дешифратор 22, блок 23 индикации, коммутатор 24.

vj vj

О

g

Датчик запускающих импульсов содержит нормально разомкнутый контакт 25, элемент И 26, одновибратор 27.

Устройство работает следующим образом. Датчик 1 запускающих импульсов вырабатывает импульс, который приводит к появлению на выходе элемента И 13 сигнала, обеспечивающего установку счетчиков 3.4 в исходное (нулевое) состояние. Счетчики 3 и 4 начинают последовательно подключать с частотой тактового генератора 1 через дешифраторы 5 и 6 и коммутаторы 7 и 8 емкостные ячейки измерительной матрицы 9 с одной стороны к измерительному генератору 14 через коммутатор 24, а с другой - через блок 17 выпрямления к одному из входов дифференциального усилителя 18, К другому входу последнего через блок выпрямления 16 поступает сигнал с измерительного генератора 14 через коммутатор 24 через формирователь 10 порогового напряжения на конденсаторе емкостью Соп Коммутатор 24 управляется одновибрато- ром 15, который запускается импульсами, поступающими с генератора 2 (см. фиг.2а,б). С выхода ко ммутатора 24 поступает измерительный сигнал в виде пакетов гармонического сигнала с интервалом времени между ними t , который определяется параметрами одновибратора 15 и превышает время переходных процессов двумя последовательными переключениями с одной емкостной ячейки матрицы 9-на другую. При отсутствии материала измеряемой площади между полосами измерительной линейки уровни сигналов, прошедших конденсатор 10 напряжения U0n и емкостные ячейки на- пряхсения DIJ примерно равны, поскольку конденсатор 10 расположен на измерительной матрице 9 и Cij s; Con

При внесении материала с диэлектрической проницаемостью к 1 между полосами измерительной матрицы 8 будет емкость конденсаторов измерителей матрицы 9, заполненных материалом Cij Con. При этом напряжение сигнала, прошедшего измерительные емкостные ячейки Uij будет превышать напряжение конденсатора 10 Don на определенную величину (см. фиг.2в,г) Далее эти сигналы поступают на блоки 17,16 выпрямления соответственно. На блоках 16,17 происходит выпрямление и сглаживание сигнала до получения постоянного напряжения с небольшими пульсациями на каждом шаге коммутации. На дифференциальном усилителе 18 происходит усиление разностного сигнала на каждом шаге коммутации и далее разностный сигнал поступает на вход порогового элемента 19, на

выходе которого вырабатываются счетные импульсы при превышении уровня сигнала с ячейки матрицы 9 Uij уровня сигнала конденсатора 10 Коп на определенную величину - для исключения ложных срабатываний (фиг.2д). Далее счетные импульсы поступают на счетчик 20. При переборе всех ячеек матрицы 9 емкостью Cij(i 1 - N, j 1 - М), когда I N и j М, где N строки, М - столбы

0 матрицы 9, на выходах старших разрядов дешифраторов 4 и 5 высокий уровень, что приводит к появлению высокого уровня на выходе элемента И 11, который разрешит запись содержимого счетчика 20 в регистр

5 21, которое отображается через дешифратор 22 на блоке 23 индикации. С поступлением очередного импульса с генератора 2 происходит переключение коммутаторов 7 и 8, через счетчики 3 и 4 и дешифраторы 5 и 6

0 соответственно на первую емкостную ячейку с I 1 и j 1 матрицы 9.

При этом на выходах младших разрядов дешифраторов 5,6 будут высокие уровни, что приведет к установлению высокого

5 уровня на выходе элемента 12. Этим сигналом на выходе элемента И 12 осуществляется сброс показаний счетчиков 3,4,20 и установление ждущего состояния (до поступления очередного запускающего им0 пульса на вход элемента И 13 с датчика запускающих импульсов). Подсчитанное общее число заполненных емкостных ячеек матрицы 9 пропорционально измеряемой площади объекта. Для нормальной работы

5 устройства частота измерительного генератора 19 должна быть много больше частоты генератора импульсов 1.

Так как диэлектрическая проницаемость материала с неизвестной площадью,

0 как правило ЕМ 1, а диэлектрическая проницаемость воздуха ЕВ 1, то обеспечивается надежное различие занятой емкостной ячейки от незаполненной материалом емкостной ячейки матрицы 9, что практиче5 ски исключает ложные срабатывания порогового элемента 19, а значит и возникновение ложных импульсов на входе счетчика 20. Запас по диэлектрической проницаемости позволяет измерять площадь

0 пористых материалов, материалов с неравномерной толщиной, с неоднородной плотностью, композиционных и т.п

Формула изобретения Устройство для измерения площадей

5 плоских объектов, содержащее датчик запускающих импульсов, генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами

первого дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами первого коммутатора, информационные входы которого соединены с одной группой выводов измерительной матрицы, выход старшего разряда первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами второго дешифратора, третий счетчик, блок индикации, отличающееся тем, что. с целью повышения точности, в устройство введены измерительный генератор, одновибратор, деа коммутатора, три элемента И, два блока выпрямления, дифференциальный усилитель, пороговый элемент, регистр и третий дешифратор, формирователь порогового напряжения, выполненный в виде сатора, а чувствительные элементы измерительной матрицы выполнены в виде горизонтальных и вертикальных полос токо- проводящего материала, образующих емко- стные элементы, выходы второго дешифратора соединены с управляющими входами второго коммутатора, информационные входы которого соединены с другой группой выводов измерительной матрицы, а выход - через первый блок выпрямления севамтеен с одним входом дифференциэль0

ного усилителя,выход которого через пороговый элемент соединен со счетным входом третьего счетчика, выходы которого соединены с информационнымии входами регистра, выходы которого через третий дешифратор соединены с входами блока индикации, выход генератора импульсов через одновибратор соединен с управляющим входом третьего коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу измерительного генератора, а выход соединен с выходом первого коммутатора и через последовательно соединенные конденсатор и второй блок выпрямления - 5 с другим входом дифференциального усилителя, выходы старших разрядов первого и второго дешифраторов соединены с входами первого элемента И, выход которого соединен с входом разрешения записи регистра, выход датчика запускающих импульсов соединен с установочным входам регистра и с первым входом второго элемента 1/1, выход которого соединен с установочными входами первого, второго и третьего счетчиков, выходы младших разрядов первого и второго дешифраторов соединены с входами третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И.

0

5

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено при измерении площадей тел любой конфигурации, оптической прозрачности и электропроводности. Целью изобретения является повышение точности устройства. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее датчик запускающих импульсов, генератор импульсов, три счетчика, два дешифратора, коммутатор, измерительную матрицу, блок индикации, введены измерительный генератор, одно- вибратор, два коммутатора, три элемента И, два блока выпрямления, дифференциальный усилитель, пороговый элемент, регистр, дешифратор, формирователь порогового напряжения, выполненный в виде конденсатора, а чувствительные элементы измерительной матрицы выполнены в виде горизонтальных и вертикальных полос токо- проводящего материала, образующих емкостные элементы. Цель достигается путем дифференциальной схемы включения конденсатора и емкостных элементов измерительной матрицы. 2 ил. (Л

фиг.4

tti

a

ллмпши

Фиг. 2