Способ коррекции частоты сигнала считывания и устройство для его осуществления

, 14 19) 4 С 06 К 11/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К физики тво СССР О, 1979. о СССР О, 1975.(54) СПОСОБ К ЛА СЧИТЫВАНИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение от тике и вычислительн жет быть использова осится к автомай технике и моо в устройствахобъекта, Целью координат я являетс змерения зобретен ОСТИ СПО повышение точе повышение точройства за счет ба, а та ощение у ииу ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Институт прикладнойАН БССР(56) Авторское свидетельУ 739579, кл. С 06 К 11/Авторское свидетельстР 525976, кл. С 06 К 11/ ОРРЕКЦИИ ЧАСТОТЫ СИГНАИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГОиспользования фазового метода коррекции частоты локационного сигнала,Поставленная цель достигается тем,что формируют зондирующий гармонический электрический сигнал, преобразуютего в гармоническую акустическую волну, формируют эталонную акустическуюволну, прерывают зондирующий гармонический электрический сигнал, а эталонную акустическую волну преобразуютв периодический измерительный электрический сигнал, по которому непрерывно формируют акустическую гармоническую волну и последовательностьсчетных импульсов. Устройство содержит электроакустический излучатель,акустоэлектрический приемник, усилитель, переключатель и умножитель частоты. Использование фазового методакоррекции позволяет не только достичь высокой точности, но и надежнов реализации, 2 с.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к методам и средствам измерения координат объекта, основанным на измерении времени распространения акустической волны, например, в воздушной среде.Целью изобретения является повышение точности способа, а также упро О щение устройства и повышение точности за счет использования Фазового метода коррекции.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для осуществления 15 способа (режим эхолокации) на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.В соответствии с предлагаемым способом коррекции влияния изменений 2 О физических параметров звукопроводящей среды на точность считывания координат акустическим методом формируют зондирующий гармонический электрический сигнал 0,(С) (Фиг.2), преобразуют его в акустические волны, излучают гармонические акустические волны в первой фиксированной точке до тех. пор, пока они не достигнут второй Фиксированной точки или путем 3 О прямого прохождения от первой точки до второй (режим однонаправленного излучения), или отразившись от эта" лонного отражателя (режим эхолокации, фиг. 1), преобразуют акустичес" кие волны, принятые во второй Фиксированной точке, в электрический измерительный сигнал Б (Т), непрерывно преобразуют его в акустические гармонические волны, излучаемые в 4 О первой фиксированной точке, и последовательность счетных импульсов высокой частоты Е, используемых для время-импульсного преобразования при измерении координат, формируют путем 45 умножения частоты Й измерительного сигнала П (й) в и раз, причем расстояние между первой и второй фиксированными точками в режиме однонаправленного излучения устанавливаютиравным М, а расстояние между эталонным отражателем и фиксированными точками при эхолокации (фиг.1) устанавливают равным пЧ 2.Устройство (фиг,1) для осуществления способа содержит последовательно соединенные генератор 1 гармоничес- . кого электрического сигнала, переключатель 2, усилитель 3, электроакустический излучатель 4, акустоэлектрический приемник 5, акустически черезотражатель связанный с электроакустическим излучателем 4,а выходом соединенный с другим входом усилителя 3,и умножитель 6 частоты, входом соединенный с выходом усилителя 3, а,выходом - с выходом устройства,Устройство работает следующим образом.При включении питания начинаетработать в автоколебательном режимегенератор 1 гармонического электрического сигнала. При включении в некоторый момент времени , переключателя 2 на один из входов усилителя 3 начинает поступать гармоническийэлектрический сигнал 0,(с) частоты Йс выхода генератора 1, который преобразуется с помощью усилителя 3 иизлучающего электроакустического преобразователя 4 в акустические волныдлиной В=с/Й, излучаемые в сторонуэталонного отражателя, Расстояниемежду приемно-излучающим модулем(элементы 4 и 5) и эталонным отражателем выбрано равным М/2. В результате отраженный сигнал, в момент времени йдостигающий чувствительнойповерхности акустоэлектрическогоприемника 5 и преобразованный последним в измерительный сигнал Б(С), навход усилителя приходит синфазно ссигналом П . В цепи, образованнойусилителем 3, электроакустическим излучателем 4 и акустоэлектрическимприемником 5 и замкнутой по акустическому тракту через эталонный отражатель, начинается автоколебательный процесс. Этот процесс обусловлентем, что цепь охвачена положительнойобратной связью с выхода на вход(обеспечено условие баланса фаз), атакже тем, что величина обратной связи с помощью усилителя 3 выбрана достаточной для поддержания в схеме изменений напряжений и токов по закону,свойственному этой схеме, сколь угодно длительное время (выполнено условие баланса амплитуд). После захватачастоты Ец, навязанной этой цепи генератором 1, переключатель 2 выключают.Частота Г измерительного сигналаПустанавливается равной с/М ипостоянно меняется в соответствии сизменениями скорости с распространения акустических волн. Поскольку1. Способ коррекции частоты сигнала считывания, основанный на формировании зондирующего электрическогосигнала, преобразовании его в акустическую волну, формировании и приеме эталонной акустической волны, формировании последовательности счетных импульсов с частотой, пропорциональной скорости звука в используемой звукопроводящей среде, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности, зондирующий электрический сигнал формируют гармоническим и преобразуют его в гармоническую акустическую волну до моментаприема эталонной акустической волны,после чего прерывают зондирующийэлектрический сигнал, а принятую эталонную акустическую волну преобразуютв периодический измерительный электрический сигнал, который непрерывнопреобразуют в акустическую гармоническую волну и последовательностьсчетных импульсов, причем последовательность счетных импульсов формируют путем умножения частоты периодического измерительного электрическогосигнала, а эталонную акустическуюволну формируют на базе, кратной длине волны звука .в используемой звукопроводящей среде,2. Устройство для коррекции частоты сигнала считывания, содержащееакустически связанные электроакустический излучатель и акустоэлектрический приемник и усилитель, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью его упрощения и повышенияточности э-. счет фазового метода коррекции, оно содержит генератор гармонического электрического сигнала,переключатель и умножитель частоты,причем вход электроакустического излучателя соединен с входом умножителя частоты и выходом усилителя, входкоторого соединен с выходом переключателя, первый вход которого соединен с выходом генератора гармонического электрического сигнала, а второйподключен к выходу акустоэлектрического приемника, причем усилитель выполнен полосовым. 50 з 145 174длину вспны акустического сигнала невсегда можно выбрать такой, чтобы измерительный сигнал И(Г) частотойобеспечивал заданную дискретность отсчета при измерении координат, в уст 5ройстве предусмотрено умножение частоты Е в и раз с помощью умножителя 6, на выходе которого формируетсяпоследовательность П(С) счетных импульсов. Так, при использовании в качестве звукопроводящей среды воздухаиз-за большого затухания ультразвуковых колебаний высокой частоты при локации расстояний 0,5-1,0 м излучатьчастоту более высокую, чем 340 кГц,нецелесообразно. При этом длина акустической волны Ь =1 мм. Для получениядискретности отсчета в 0,1 мм при работе измерителя координат в режимеоднонаправленного излучения частоту340 кГц необходимо увеличить в 10 раз,а при работе в режиме эхолокации -в 5 раз,В соответствии с предлагаемым способом эталонный отражатель может на-.ходиться на любом из расстоянийЕ=п 7/2, где п - целое число. Это делает устройство мобильным и пригодным для использования в измерителях З 0координат с различными размерами рабочей зоны.Чтобы исключить возможность нарушения условий баланса фаз и балансаамплитуд под воздействием электрических, акустических и иных помех,в устройстве предусмотрено выполнениеусилителя полосовым. Ширина полосыпропускания усилителя должна выбираться из расчета возможных изменений 40скорости распространения акустических волн в рабочем диапазоне изменений физических параметров звукопроводящей среды, Например, температурныйкоэффициент скорости распространенияакустических волн в воздухе равен0,187 град- . Это значит, что дляобеспечения работы устройства в диапазоне +10 С ширина полосы пропускания усилителя должна составлять2,б 7 от частоты 2 измерительногосигнала,Такого же эффекта повышения помехоустойчивости можно достичь за счетиспользования электроакустическихпреобразователей с выраженными резонансными свойствами. При этом частота резонанса должна совпадать сосредней частотой измерительного сигнала, а ширина полосы пропусканиядолжна отвечать требованию, указанному выше. Формула изобретения.Лежнин еда рректор Л.Пилипенк роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 7083/49 НИИПИ Государ оставитель А. Красноехред А.Кравчук Тираж 667 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ЫТ СССР.113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5