Устройство для измерения скорости движения объекта

(19) (11) 3 ПИСАН ОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДДТЕЛЬС(71) Вильнюсский ордена ТрудовогоКрасного Знамени и ордена Дружбынародов государственный университетим. В,Капсукаса(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯСКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее объектив , пространственно-частотный фильтр, оптически согласованный с объективом и выполненный в видематрицы и фотоприемников, подключенных выходами к инвертирующему инеинвертирующему входам дифференциального усилителя, и частотомер,о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения, точности эа счет увеличения соотношения сигнал/шум, в него дополнительно введены (ь - 1) пространственно-частотных фильтров различных пространственных частот, отличных от частоты первого пространственно-частотного фильтра, выполненных из ( ь - 1) дополнительно введенных дифференциальных усилителей, инвертирующиеи неинвертирующие входы которых с различным шагом подключены к выходам фотоприемников матрицы, а также ь амплитудных детек- торов, детектор максимальной амплитуды, о сравнивающих устройств, ь электронных ключей и п делителей частоты, при этом выходы дифференциальных усилителей подключены через ам-плитудные детекторы к входу детектора максимальной амплитуды, выход которого соединен с первыми входами. сравнивающих устройств, вторые выходы которых подключены к выходам амп- (эфф литудных детекторов, а выход - к управляющим входам электронных ключей, авив основные входы которых, соединенй с вы- ваяв ходами дифференциальных усилителей, а выходы через делители частоты - с р частотомером,1 11139Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано дпя .бесконтактного измерения скорости движения транспортного средства относительно поверхности перемеще 5 нияИзвестны устройства с оптическими решетками для измерения скорости путей измерения частоты переменного сигнала, полученного от фотоприемни"с з.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее объектив пространственно-частот 115 ный фильтр, оптически согласованный с объективом и выполненный в виде матрицы фотоприемников, подключен.ных к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального уси 20 лителя, и частотомер 123Недостатком известных устройств является невысокая точность измерений скорости из-за низкого соотношения сигналшум, поскольку пространственная частота пространственно-частотного фильтра в общем случае не оптимальна для размеров оптических неоднородностей, имеющихся на исследуемом объекте.Цель изобретения - повышение точности измерений за счет увеличения соотношения сигнал/шум.Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения скорости движения объекта, содержа щее объектив, пространственно-час;тотный фильтр, оптически согласованный с объективом и выполненный в виде матрицы и фотоприемников, подключенных выходамю к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя, и частотомер, дополнительно введены ( и " 1) пространственно-частотных фильтров различных пространственных частот, отличных от частоты первого пространственно-частотного фильтра, выполненных из ( а - 1) дополнительно введенных дифференциальных усилителей, инвертирующие и неинвертирующие вхо ды которых с различным шагом соединены с выходами фотоприемников матрицы, а также а амплитудных детекторов, детектор максимальной амплиту- ды, и сравнивающих устройств,.п электронных ключей и и делителей частоты, при этом выходы дифференциальных усилителей подключены через амплитудные 19 ъдетекторы к входу детектора максимальной амплитуды, выход которого соединен с первыми входами сравнивающих устройств, вторые входы которых под-ключены к выходам амплитудных детекторов, а выход - к управляющим входам электронных ключей, основные входы которых соединены с выходами дифференциальных усилителей, а выходы через делители частоты в ,с частотоме ром.На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - участок фотоматрицы, поясняющий принцип реализации набора пространственно- частотных фильтров,Устройство содержит объектив который проецирует изображение контролируемой поверхности 2 перемещения на плоскость фотоматрицы 3. фотопреобразонатели фотоматрицы 3 подключены к входам дифференциальных усилителей 4, Выходы усилителей 4 подключены к входам амплитудных детекторов 5, .Выходы амплитудных детекторов 5 подключены к входам детектора 6 максимальной амплитуды и к первым входам сравнивающих устройств 7. Выход детектора 6 максимальной амплитуды подключен к вторым входам сравнивающих устройств 7, выходы которых подключены к управляющим входам электронных .ключей 8,первые входы которых соединены с выходами. усилителей :4, Выходы электронных ключей 8 через делители 9 частоты подключены к входу частотомера 10.Устройство работает следующим образом,Как показано на фиг,2, выходы фотопреобразователей фотоматрицы 3 подключены к инвертирукицему (обозначены знаком. - ) и прямому (обозначены знаком +) входам дифференциальных.усилителей 4 различным способом. Частота переменной составляющей напряжения на выходе дифференциального усилителя 4, подключенного к фото- матрице 3 по схеме фиг. 2 а, равнай щК, подключенного по схемеЧЧфиг. 2 б, равна 22К, и навыходе усилителя 4, подключенногоЧпо схеме фиг,2 в,у Равна 15 6 1 Ке где Ч - искомая скорость движения изображения оптических неоднороднос3 1 18919 тей контролируемой поверхности 2 на н плоскости фотоматрицы 3; К - линей- ж ный коэффициент передачИ изображения д объективом 1 Йдиаметр 4 ютопреоб- ,х разователя. Ь В общем случае частота переменной в составляющей напряжения на выходе . сб- к КИПИ . Заказ 7444/31 Тирах 822, Подписное тезизфе з.Узиород, ул.Проектнаяэ 4Чравна й = - -, --- ; К где Од2 д11 = 1, 2 п. Величина Я 1=, - . -- ф Кд 2 йявляется пространственной частотой1 -го пространственно-частотногоФильтра, состоящего из объектива 1,Фотопреобразователей 3 и 1 -го дифференциального усилителя 4. В зависимости от распределения пространственной частоты Я неоднородностей наповерхности 2 амплитуда переменнойсоставляющей напряжения принимаетмаксимальное значение на выходе одного иэ дифференциальных усипителей4,Условие присутствия максимальнойамплитуды переменной составляющейнапряжения на выходе-го дифферен-.циального усилителя 4 выражается зависимостью Й=Й.;,Каждый амплитудный детектор 5 запоминает амплитуду напряжения 11,;на выходе соответствующего дифференциального усилителя 4Детектор 6максимальной амплитуды пропускаетнаибольшее из поступающих на его выходы напряжение на вторые входы сравнивающих устройств 7, 35На 1. -ом элементе 7 сравнениясравнивается максимальная амплитуда 4апряженияс амплйтудой напряения на выходе 1. -го амплитудногоетектора 5 0 . Напряжение на выоде ь -го блока 7 сравнения равно0;= 1 . - У На улравляециеходы ключей 8 подаются напряжениявыходов блоков 7 сравнения,Таким образом, переменная составляющая напряжения на выходе .ь -годифференциального усилителя 4 проходит на д-ый делитель 9 частоты вслучае, если на выходе-го дифференциального усилителя 4 присутствует наибольшая амплитуда напряжения,т,е. при выполнении условия ЯЯ;При этом отношение сигнал/шум на выходе-го дифференциального усилителя 4 имеет максимальное значение,-ый делитель 9 частоты осуществляет деление частоты сигнала с коэффи-циентом деления, равным /п, где а -общее число дифференциальных усилителей 4. На вход частотомера О поступают импульсы, частота которых независит от номера. канала , т.е. Чравна Е =-К . По частоте26 псигнала, поступающего на частотомер 10, однозначно определяют величину относительной скорости движения ЧТаким образом, независимо от структуры оптических неоднородностей, на поверхности перемещения предлагаемое устройство для измерения скорости позволяет автоматически поддерживать в канале измерения наибольшее значение отношения сигнал/шум.