Ультразвуковое устройство для измерения расстояний Советский патент 1980 года по МПК G01S15/08 

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в ультразвуковых дальномерах. Известно ультразвуковое устройство для измерения-, расстояний, содержащее генератор электрических импульсов, подключенный к излучающему электроакустическому преобразователю, последовательно соединенные приемный электроакустический преобразователь, злектрон ный приемный блок, вентиль, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами генератора электрических импульсов и генератора сигналов временной базы, счетчик и индикатор) N эталонных электроакустических преобразователей, расположенных на фиксированных расстояниях от излучающего электроакустического преобразователя, (N - 1) блоков связи, соединенных с эталонными электроакустическими преобразователями 1.v Однако такое устройство не-обеспечивает вЬюокойлочности измерения. Цель изобретения - повыщение точности юмерения. Для этого в ультразвуковое устройство для измерения расстояний, содержащее генератор электрических. импульсов, подключенный к излучающему электроакустическому преобразователю, последовательно соед№1енные приемный электроакустический преобразователь, электронный приемный блок, вентиль, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами генератора электрических импульсов и генератора сигналов временной базы, счетчик и индикатор, N эталонных электроакустических преобразователей, расположенных на фиксированных расстояниях от излучающего электроакустического преобразователя, (N-1) блоков связи, соединенных с эталонными электроакустическими преобразователями, введены N последовательно соединенных преобразователей время-код и компараторов, (N-1) сумматоров, N преобразователей цифра-аналог (N-1) интеграторов, выходной сумматор и задатчик, причем эталонные электроакустические преобразователи подключены к первым входам соответствующих преобразователей время-код, вторые входы компараторов соединены с вы376

ходами задатчика, входы сумматоров попарно подключены к выходам соответствующих комгафаторов, вторые входы первого и последнего сумматоров соединены с выходами первого и последнего компараторов, первый вход первого преобразователя цифра-аналог соединен с выходом первого компаратора, а первые входы остальных - с выходами соответствующих сумматоров, интеграторы включены между выходами соответствующих преобразователей цифра-аналог и соответствующими входами блоков связи, выходы которых подключены к входам выходного сумматора, соответ-, ствуюидай вход которого соединен с выходом первого преобразователя 1щфра-аналог, а выход - с входом генератора сигналов временной базы, вторые входы преобразователей времякод, преобразователей цифра-аналог и интеграторов подключены к выходу генератора электрических импульсов.

На фиг. 1 дана структурна электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 электрических и и1ульсов, излучающий электроакустический преобразователь 2, приемный электроакустический преобразователь 3, электронный приемный блок 4, вентиль 5, генератор 6 сигналов временной базы, счетчик 7, индикатор 8, эталонные электроакустические преобразователи 9, блоки 10 связи, преобразователи 1 i время-код компараторы 12, сумматоры 13, преобразователи 14 цифра-аналог, интеграторы 15, выходной сумматор 16 и задатчик 17.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает импульсы {см. фиг. 2, а), синхронизирующие работу всего устройства. Очередной из них nocTjTiaei на излучающий электроакустический преобразователь 2 и в виде ультразвуковой волны излучается в пространство. Одновременно включаются в работу приемный электроакустический преобразователь 3 и преобразователи 11. В этот же момент времени выдается команда на начало преобразования и интегрирования входной информации преобразователями 14 и интеграторами 15, формируются Щ1фровые коды {см. фиг 2, б, в, г, д), пропорциональные временам распространевия ультразвуковой волны от излучающего электроакустического преобразователя 2 до эталонных .электроакустических преобразователей 9. Время распространения ультразвуковой волны от излучающего электроакустического преобразователя 2 до каждого из электроакустических преобразователей 9 различно-в зависимости от скорости распространения ультразвука на данном участке, т.е. от температуры.

На компараторах 12 выходные коды сравниваются с постоянными кодами задатшка 17, т.е. с постоянными кодами времени распространения ультразвуковой волны при неизменной, заранее заданной скорости ультразвука. Получаемые ни выходах компараторов 12 разности кодов задатчика 17 (см. фиг. 2, е, ж, з, и) алгебраи)ески суммируются на сумматорах 13, причем на первом из сумматоров 13 суммируются выходные коды первого и .второго из компараторов 12, на втором - второго и третьего и т.д.

На выходе каждого из сумматоров 13 формируются цифровые коды (см. фиг. 2, л, м, н) каждый из которых пропорционален градиенту температуры на соответствующем участке пути, проходимом ультразвуком. Эти коды преобразуются в напряжения (см. фиг. 2, о, п, р), которые интегрируются с помощью интеграторов 1 Получешые напряжения (см. фиг. 2, т, у), коммутируемые блоками 10 связи, суммируются на выходном сумматоре 16 с напряжением (см. фиг. 2, к), пропорциональный исходной скорости ультразвука, которое формируется из сигаала (см. фиг. 2,-ё).

Блоки 10 связи подключают к выходному сумматору 16 поочередно выходы.интеграторов

15в соответствии с достижением ультразвуковой волной каждого эталонного электроакустического преобразователя 9. Выходной сумматор

16управляет частотой генератора 6 временной базы. Вентиль 5, открытый импульсом (см. фиг. 2, а) с генератора 1 пропускает сигналы (см. фиг. 2, т) генератора 6 на счетчик 7. После достижения ультразвуковой вотшой приемного электроакустического преобразователя 3 усиленный электронным приемным блоком 4 сигнал закрывает вентиль 5. На счётчике 7 формируется цифровой код, пропорциональный измеряемому расстоянию. Индикатор 8 позволяет зарегистрировать это расстояние.

Предлагаемое устройство позволяет получить на выходе выходного сумматора 16 сигнал (см. . 2, ф), являющийся кусочно-линейной аппроксимацией функции скорости . распространения ультразвука на измеряемом расстоянии.

Изменение по этому закону частоты генератора 6 временной базы I есть не что иное, как изменение масштаба преобразования измеряемого времени распространения ультразвуковой волны от излучающего электроакустического преобразователя 2 к приемному электроакустическому преобразователю 3 в цифровой код в соответствии с законом изменения скорости распространения ультразвука на измеряемом расстоянии.

В предложенном устро1я;тве повышается точность измерения.

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для измерения расстояний, содержащее генератор электрических импульсов, подключенный к излучающему электроакустическому преобразователю, после: довательно соед1шенные приемный электроакустический преобразователь, электронный приемный блок, вентиль, второй и третий входы которого соединены соответствешю с выходами генератора электрических импульсов и. генератора сигналов временной базы, счетчик и индикатор, N эталонных электроакустических преоб разователей, расположенных на фиксированных расстояниях от излучающего электроакустического преобразователя, (N-1) блоков- связи, соединенных с эталонными электроакустическими преобразователями, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности измерения, введены N последовательно соединенных преобразователей время-код и компараторов (N-1) сумматоров, N преобразователей цифра-аналог, (N-1) интеграторов, выход1Юй сумматор и задатчик, причем эталонные электроакустические преобразователи подключены к первым входам

соответствующих греобразователей время-код, вторые входы компараторов соединены с выходами эадатчика, входы сумматоров попарно подключены к выходам соответствующих компараторов, вторые входы первого и последнего сумматоров соединены с выходами первого и последнего компараторов, первый вход первого преобразователя тдафра-аналог соединен, j с выходом первого компаратора, а первые входы остальных - с выходами соответствующих сумматоров, интеграторы включены между выходами со6тветств5 ощих преобразователей цифрааналог и соответствующими входами блоков связи, выходы которых подключены к входам выходного сумматора, соответствующий вход которого соединен с выходом первого преобрайр-.. вателя цифра-аналог, а выход - с входом генератора сигналов временной базы, вторые входы преобразователей время-код, преобразователей Щ1фра-аналог и интеграторов подключены к выходу генератора электрических импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 1477534, кл. G 01 8, 1967 (прототип).

П

П

н о-

П

-R-н

Й/г.2