Устройство для измерения скорости движения объекта Советский патент 1982 года по МПК G01P3/36 

-Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для бесконтактного измерения скорости движения транспортного средства относительно поверхности перемещения Известны бесконтактные измерители скорости, в которых перемещение изоб ражения оптических неоднородностей поверхности объекта преобразуется на выходе ({ютоприемника в частоту пе ременного напряжения, характеризующую скорость l. Известные устройства работают только в тех случаях, когда направле ние перемещения принимает значения О или 180 и не могут быть использован для измерения скорости при боковом сносе объекта (транспортного средства) , так как направление бокового сноса заранее неизвестно. Наиболее по технической сущности является устройство, содержащее оптическую систему, матрицу (1 отопреобразователей, выходы которых соединены с входами усилителя, и частотомер 2. Известное устройство работает только в тех случаях, когда направление перемещения имеет значения О или 180 и не может быть использовано для измерения скорости при боковом сносе объекта. Цель изобретения - измерение скорости движения при боковом сносе объекта. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее оптическую систему, матрицу (1ютопреобразователей, выходы которых соединены с входами ди(|)ференциального усилителя и частотометр, введены пиковый детектор и амплитудный селектор, при этом выход ди(})ференциального усилителя соединен с входом пикового детектора и входом амплитудного селектора, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам частотомера,, а выходы матрицы фотопреобразователей соединены с входами дифференциального усилителя случайным образом.. На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы блоков устройства., Изображение поверхности 1 перемещения проектируется оптической системой 2 на плоскость фотоматр ицы 3. Каждый фотопреобразователь фотоматри цы 3 соединяется случайным образом или с инвертирующим или прямым вхот дом дифференциального усилителя k. Выход дифференциального усилителя соединен с входом.пикового детектора 5 и входом амплитудного селектора 6. Выход пикового детектора 5 сое динен с первым- входом частотомера 7. Выход амплитудного селектора соединен с вторым входом частотомера 7. Устройство работает следующим образом. Результирующий вектор скорости объекта, например транспортного сред I, относительно поверхности 1 пер ства ния V + V, где V - cocjaBмещенияляющая вектора скорости, направление которой параллельно осевой линии транспортного средства; 7 вектор скорости бокового сноса транспортного средства. При , т.е. при боковом сносе, направление результирую щего вектора V может принимать любое значение. Необходимо, чтобы частота переменного напряжения на выходе дифференциального усилителя k при пе ремещении проекции изображения оптических неоднородностей поверхности 1 на плоскости фотоматрицы 3 не зависела от направления результирующего вектора скорости V, а только от значения его модуля |V/. При случайном соединении выходов фотоматрицы 3 с инвертирующим и прямым входом дифференциального усилителя k чередование напряжения положительной и отрицательной полярности на выходе усилителя не зависит от направления движения, так как вероятность поя вления напряжения положительной полярности Р равна вероятности появления напряжения отрицательной полярности Р. независимо от направления перемещения, т.е. Р Р Щг- , где N - число связей фотоматрицы 3 с дифференциальным усилителем k N/2 - число инвертирующих или прямых 9 9k связей. В результате случайного распределения прямых и инвертирующих связей усилителя с фотоматрицей 3 сигнал на выходе усилителя 4, рри , имеет случайную амплитудную и фазовую модуляцию. На фиг. 2а показан участок осциллограммы сигнала на выходе дифференциального усилителя +. Частота чередования экстремальных значений сигнала на выходе усилителя является величиной, мало зависящей от случайной амплитудной и фазовой модуляции. Как показано на фиг. 26, пиковый детектор 5 в моменты экстремальных значений сигнала на выходе дифференциального усилителя k выдает стандартный импульс. Средня частота импульсов на выходе пикового детектора 5 равна f IS.-- где d диаметр фотопреобразователей фотоматрицы 3; коэффициент укладки фотопреобразователей 3; площадь светочувствитель Фной поверхности матрицы 3; ; - общее число фотопреобразователей фотоматрицы 3; площадь j зoтoмaтpицы 3. При подсчете числа импульсов на выходе пикового детектора 5 необходимо учитывать случаи, когда, в результате случайной фазовой и амплитудной модуляции, амплитуда сигнала на выходе дифференциального усилителя k и. ниже по абсолютной величине порога чувствительности пикового детектора 5. Для этого сигнал с выхода дифференциального усилителя k подается также и на вход амплитудного селектора 6. На выходе амплитудного селектора 6 возникает импульс напряжения в случаях, когда амплитуда сигнала Iиwi (по абсолютной величине выполняет условие и. 5 |-U( /5U2., где U И U- - пороговые уровни амплитудного селектора 7. Верхний по|3ог U приблизительно равен;порогу чувствительности пикового детектора 5, нижний порог U-} подбирается в зависимости от условий контрастности оптических неоднородностей поверхности 1. Как пока занона фиг. 2а, в интервале времени t- амплитуда сигнала на выходе дифференциального усилителя k ниже порога U- и на выходе пикового детектора 5 отсутствуют импульсы экстремальных значений. 59 На первый вход частотомера 7 поступают импульсы с выхода пикового детектора 5. Частотомер 7 выполняет подсчет числа импульсов п за некоторый интервал времени Т- и определяет среднюю частоту по зависимости f 5г JV/, а цифровой индикатор частотомера 7показывает значение ск рости ) V / за интервал времени Т. При отсутствии импульсов на выходе амплитудного селектора 6 частотомер осуществляет подсчет импульсов на ин тервал времени , подбираемы из условий быстродействия устройства Второй вход частотомера 7 соединен с выходом амплитудного селектора 6, что позволяет управлять длительностью времени подсчета импульсов на выходе -пикового остектора 5. Как показано на фиг. 2в, в момент времени t на выходе амплитудного селектора появляется импульс U/ , при этом частотомер 7 прекращает дальнейший подсчет импульсов на выходе детектора 5 и вывдрит значение скорости | V | за время на цифровой индикатор.. В момент времени t на выходе пикового детектора 5 возникаеточередной импульс, который запускает частотомер 9 7 на следующий цикл подсчета импульсов.. Формула, изобретений Устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее оптическую систему, матрицу фотопреобразователей, ВЫХОДЫ: которых соединены с входами дифференциального усилителя, и частотомер, отличающееся тем, что, с целью возможности измерения скорости движения при боковом скосе объекта, а него введены пиковый детектор и амплитудный селектор, при этом выход дифференциального усилителя соединен с входом пикового детектора и входом ампгитудного селектора, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам частотомера, а выходы матрицы фотопреобразователей соединены с входами дифференциального усилителя случайным образом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1., кл. G 1 А, опублик. 1Э7б. 2.Патент ФРГ № 2430439, кл. G 01 Р 3/36, опублик. 1976 (прототип) .

S

в

fi

n

tt

t

Фиг. 2