Устройство для измерения скорости движения объекта

ЮЗ СОВЕТСКИХциАлистическиСПУБЛИК ы 189933 А П 9) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) 51)5 ваПФВ ЖВОьифлиФтВНА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ско-технологиче 3 тельство СССР 3/64, 1980. тельство СССР 3/64, 1989. ЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Сущность изобретения: устройство содержит датчики 1, 2 мультиплексора 2, 12, блок формирования импульсов 3. 2 одновибратора 4, 5, 4 элемента задержки 6, 7, 8, 19, измеритель временных интервалов 9, вычислитель 10, блок памятй 11, делитель частоты 13, дешифратор 14; элемент запрета 15, линейный фильтр 16, блок выделения йризнака 17, согласованный фильтр 18, элемент ИЛИ 20, 1-2-8" 16-17-9-10-11-12-18-5-16, 17-8-4-15-20- 7-9, 13-14-15-19-11, 17-13-20, 12-8, 12-16, 12- 5, 13-10, 13-11, 13-12, 13-2, 15-10,.2 ил.Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может бытьиспользовано в качестве периферийныхдатчиков скорости в системах управления.Известно устройство для измерения 5ско рости транспортного средства, содержащее два детектора датчика), установленныхвдоль йути движения транспортного средства и соединенных с измерителем временного интервала, первый выход которого 10подключен к управляющему входу пересчетной схемы, входом соедйненной с входомуправляюще 1 Ьтейератора импульсов исчетчик импульсов, причем выход. второгопо ходу движения датчика подключен ко 15входу управляющего генератора и ко входам установки нуля пересчетной схемы - ковходу счетчика импульсов.Недостатком данного устройстваявляется низкая точность измерения скорости, 20поскольку с помощью егоможно измерятьскорость лишь только на одном интерваледвижения,. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения скорости 25йервмещения объекта, содержащее й датчиков перемещения, с формирователямиимпульсов на выходе, мультиплексор, делитель частоты, измеритель временных интервалов, вычислитель; первый и второй 30элементы задержки, выходы М датчиков перемещения подключены к входам мультиплексора; выходы измерителя временныхинтервалов подключены к первым входамвычислителя, входы задания базового расстояния вычислителя между датчиками перемещения являются управляющимивходами устройства, выход первого формирователя импульсов подключен к входу первого элемента задержки, первый и второй 40элементы ИЛИ, элемент И, триггер, генера-тор импульсов. второй формирователь им- пульсов, третий элемент задержки, счетчик,причем выходы Й датчиков перемещенйясоединен с входом первого формирователя .45импульсов, выход мультиплексОра соеди- нен с входом измерителя временных интервалов, входом второго элемента задержки," первым входом второго элемента ИЛИ, йвходом триггера и первым входом элемента 50И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, а выход с3-входом триггера, выход которого соедийей с управляк)щим входом гейератора импульсов, выход которого соединен с вторым 55входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединей с входом делителя частоты,выход второго элемента задержки соединенс входом второго формирователя, выход которого соединен с входом стробирования вычислителя и входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с входамиобнуления измерителя временных интервалов и счетчика, выходы которого соединены со вторыми входами вычислителя, а счетныйвход - с выходом генератора импульсов. Недостатком данного устройстваявляется низкая точность измерения скорости, связанная с тем, что в данном устройстве при выделении информационного сигнала дляформирования старт-стоп ного импульса дляизмерения временных интервалов не учитывается скорость движения объекта;Цель изобретения - повышение точности измерения скорости;Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее датчики, блок формирования сигналов, мультиплексор, измеритель временных интервалов, выходы которого соединены с входами вычислителя, первый элемент задержки, выход которого соединен с первым одновибратором, делитель частоты, выходы которого соединены с управляющими входами первого мультиплексора, второй элемент задержки, выход которого соединен с первым установочным входом измерителя временных интервалов, дополнительно введены блок памяти, второй мультиплексор, дешифратор, элемент запрет, четвертый элемент задержки сигнала, а блок формирования импульсов состоит из.согласованного и линейного фильтров, второго одновибратора и . третьего управляемого элемента задержки сигнала, информационный вход которого соединен с входом согласованного фильтра и с входом блока формирования импульсов, управлвющие вхОды третьего управляемого элемента задержки сигнала соединены с управляющими входами второго одновибратора, согласованного и линейного фильтра, а также с выходами второго мультиплексора, выход третьего управляемого элемента задержки сигнала соединен с информационным входом линейного фильтра, вход стробирования которого через второй одно- вибратор соединены с выходом согласованного фильтра, выход линейного фильтра соединен через блок выделения признака с выходом блока формирования импульсов, выходы датчиков через первый мультиплексор соединены с входом блока формирования импульсов, вьход которого соединен с входом измерителя временных интервалов, с счетным входом делителя частоты и через первый элемент задержки сигнала и первый одновибратор с информационным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, с вхо 178993320 25 30 45 50 55 дом тробирования вычислителя, а его запрещающий вход через дешифратор соединен с выходами делителя частоты, с управляющйми входами вычислителя, блока памяти и второго мультиплексора, к информационным входам которого подключены выходы блока памяти, входы которого соединены с входами устройства, вход стробирования вычислителя через элемент ИЛИ соединен с входом второго элемента задержки, а ка второму входу элемента ИЛИ подключен основной выход делителя частоты; вход стробирования вычислителя соединен через четвертый элемент задержкисигнала с входом записи блока памяти, второй установочный вход измерителя временных интервалов, установочный вход блока памяти и делителя частоты подключен к входу установки устройства в исходное состояние, Сущность предполагаемого изобретения состоит в том, что благодаря введению в предлагаемое устройство согласованного и линейного фильтра, стробируемого сигналом от согласаванного фильтра повышается точность выделения информационного сигнала из входного сигнала; т.е, из смеси сигнал/шум; Введение в предлагаемое устройство уп равляемагаэлемента задержки позволило подстраивать весь блок формирования импульсов под йзменяющееся от датчика к датчику его выходного сигнала. Причем управление элементом задержки сигнала ведется обратно пропорционально величине скорости,Структурная схема устройства приведена на фиг, 1; временная диаграмма его функционирования на фиг. 2,Устройство содержит датчики 1, мультиплексор 2, блок формирования 3, два одновибратора 4, 5, три элемента задержки сигнала 6, 7, 8, измеритель временных интервалов 9, вычислитель 10, блок памяти 11, второй мультиплексор 12, делитель частоты 13, дешифратор 14; элемент ЗАПРЕТ 15,линейный фильтр 16, блок выделения признака 17, согласованный фильтр 18, четвертый элемент задержки 19, элемент ИЛИ 20,Выходы датчиков 1 через мультиплексор 2,соединены с входом блока формирования импульсов 3, Выход блока формирования импульсов 3 соединен с входом измерителя временных интервалов 9, выходы которого соединены с информационными входами вычислителя 10.Выходы вычислителя 10, являясь выходами устройства соединены с входами блока памяти 11, а выходы последнего через второй мультиплексор 12 соединены с управляющими входами блока формирования 5 10 35 40 импульсов 3, Управляющие входы вычислителя 10, блока памяти 11, мультиплексора 12 и дешифратора 14 соединены с информационнь 1 ми выходами делителя частоты 13, вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов 3 и через первый элемент задержки 6 и первый одновибратор 4 с информационным входом элемента ЗАПРЕТ 15, Запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 15 соединен с выходом дешифратора 14, а выход входом стробирования вычислителя 10 и через элемент ИЛИ 20 и второй элемент задержки 7 соединен с первым установочным входом измерителя временных интервалов 9, Входы третьего управляемого элемента задержки 8 и вход согласованного фильтра 18 объединены и подключены к вхо- дам блока формирования импульсов 3, выход элемента задержки сигнала 8 соединен с входом линейного фильтра 16, вход стробирования которого через второй одновибратор 5 соединен с выходом согласованного фильтра 18. Выход линейного фильтра через блок выделения признака 17 соединен с выходом блока формирования импульсов 3. Второй установочный вход измерителя временных интервалов 9 соединен.с первым. установочным входом делителя. частоты 13, блока памяти 11 и с входом установки устройства в исходное состояние. Вход стробирования вычислителя 10 через четвертый элемент задержки 19 соединен также с входам записи блока памяти 11. Основной выход делителя частоты 13 соединен со вторым входом элемента ИЛИ 20, Управляющими входами линейного 16, согласованного 18 фильтров, а также с управляющими входами третьего управляемого элемента задержки 8 и с управляющйми входами второго одновибратора 5,Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии делитель частоты 13, измеритель временных интервалов 9 обнулены, а в блок памяти 11 во все ячейки занесены нули, а в нулевую ячейку блока памяти занесено минимальное значение скорости, которое может быть достигнутообьектам на первом участке раэгойа, то есть до датчика Д 1. Объект находится на стартовой площадке в начале первого интервала разгона, При появлении обьекта в рабочей области первого датчика Д 1 на его выходе сформируется сигнал, который пройдя через мультиплексор 2 поступает на вход блока формирования импульса 3. Этот сигнал поступает на вход согласованного фильтра 18. При этом структура этого фильтра такова, что при прохождении через нега сигнала, все его гармоники сдвигаются в егаконец, где и суммируются. При этом повышается отношение сигнал/шум; т.е. при исследовании входной смеси. сигнал/шум согласованным фильтром 18 определяется наличие информационного сигнала (он со-.гласован,с этим сигналом) с максимальной вероятностью. Второй одновибратор 5 Формирует при этом стробирующий сигнал для линейного фильтра 16, который при этбм начинает анализировать входную смесь сигнал/шум для выделения из него информационного сигнала. При этом на вход линейного фильтра 16 поступает начало информационного сигнала. При этом на вход линейного фильтра 16 поступает начало информационного сигнала, который обнаружен в смеси сигнал/шум.Линейный фильтр 16 представляет собой фильтр, обеспечивающий выделение сигнала из смеси сигнал/шум с минимальной погрешностью (см, там же стр, 234-245 или В.И,Тихонов "Статистическая радиотехника". М, Радио и связь). Эти фильтры могут быть как цифровыми, так и аналогового типа, Примером такого. фильтра может быть фильтр Калмана, которыйшироко используется для целей выделения информационного сигнала из смеси сигнал/шуМ с минимально среднеквадратической погрешностью. Реализация согласованных и линейных фильтров может быть пройэведена на базе стандартных фильтров, Выделенный линейным фильтром 16 информационный сигнал от объекта постуйает .на вход блока выделения признака 17, которыйформирует прямоугольный импульс регистрации объекта. В качестве импульса регистрации объекта может быть выбран максимум сигнала, (тогда блок выделения признака это устройство выделения максимума), либо какой-то промежуточный уровень сигнала (в этом случае устройством выделения является компаратор с соответствующей установкой), Сформированный блоком формирования импульса 3 сИгнал запускает измеритель временных интервалов 9 на измерение временного интервала между старт-стбгнымй импульсами от датчиков 1. Одновременно делитель частоты 13 переходит в следующее для него счетное состояние. При этом в вычислителе 10 выбирается сбответстйубщее расстояние между датчиками 1, которое занесено в память вычислителя предварительно. Для первогосрабатывания блока формирования импульсов (от первого датчика 1) это расстояние.равно нулю, Поэтому расстояние Ь Я зано 5 сится в память вычислителя 10 со второгоэлемента его памяти (внутренней). При состоянии делителя частоты 13 более 1 дешифратор 14 (дешифратор "1") формируетнулевой уровень и через элемент ЗАПРЕТ10 15 проходят импульсы сформированные изстарт-стопных сигналов блока формирования импульсов 3, Этот сигнал задерживается первым элементом задержки сигнала 6 иформируется первым одновибратором 4 та 15 ким образом, чтобы сигнал сформированный одновибратором 14(сигнал наличия "1".состояния делителя частоты 13) надежно егоблокировал на элементе ЗАПРЕТ 15.Таким образом, в вычислитель 10 с вы 20 ходов измерителя временных интервалов 9перепишется набранный код измерителявременных интервалов со второго датчика(элемент ЗАПРЕТ 15 пропустит лишь только2-ой, 3-ий; импульсы). Сигнал стробирова 25 ния (записи) вычислителя 10, задержанныйвторым элементом задержки 7 сбросит измеритель временных интервалов 9 после надежйой записи кода Ьй с измерителявременных интервалов 9.в вычислитель 10.30 Вычислйтель 10 произведет расчет значения скорости по формулеЬ 3ЯЬЪПолученный результат скорости ч запи- .35 сывается в блок памяти 11 в соответствующую ячейку памяти по сигналу записи,полученному путем задержки сигнала стробирования вычислителя 10 на четвертомэлементе задержки сигнала стробирования40 вычислителя 10 на четвертом элементе задержки 19, При этом второй мультиплексор12 подключает элемент памяти блока памяти 11 к управляющим входам блока формирования импульсов. При этом в зависимости45 от результатаскорости а обратно пропорционально изменяется задержка элемейта 8и также временные параметры согласован- .ного и линейного фильтра 16, 18, таким образом, что они йодстраиваются для50 выделения нового сигнала, который поступит со следующего датчика 1 на выделениеинформационного признака,1789933 10йВычор Т;Шагова Редакт хаиал Составитель ехред М.М Мотыль орре каз 347 : ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ри ГКНТ СССР жгород, ул.Гагарина, 101 Производственно-издательский комбинат "Пат 9 .Формула изобретенияУстройство для измерения скорости движения объекта, содержащее датчики, . блок формирования сигналов, мультиплексор, измеритель временных интервалов, вы ходы которого соединены с входами вычислителя, первый элемент задержки, выход которого соединен с первым одновибратором, делитель частоты, выходы которого соединены с управляющими входами пер вого мультиплексора, элемент ИЛИ, второй элемент задержки, выход которого соединейс первым установочным входом измерителя временных интервалов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения 15 точности, в него дополнительно введены блок памяти, второй мультиплексор, дешифратор. элемент ЗАПРЕТ, четвертый элемент задержки сигнала. а блок формирования импульсов состоит иэ согласованного и линей ного фильтров., второго одновибратора и третьего управляемого элемента задержки сигнала. информационный вход которого соединен с входом согласованного фильтра и с входом блока формирования импульсов. 25 управляющие входы третьего управляемого элемента задержки сигнала и второго одновибратора соединены с управляющими входами согласованного и линейного фильтров, а также с выходами второго мультиплексо : ра, выход третьего управляемого элемента задержки сигнала соединен с информациД, Д онным входом линейного фильтра, вход стробирования которого через второй одно- вибратор соединен с выходом согласованного фильтра, выход линейного фильтра соединен через блок выделения признака с выходом блока формирования импульсов, выходы датчиков через первый мультиплексор соединены входом блока формирования импульсов, выход которого соединен с входом измерителя временных интервалов, со счетным входом делителя частоты и через первый элемент задержки и первый одно- вибратор с информационным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, с входом стробирования вычислителя, а запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ через дешифратор соединен с выходами делителя частоты, с управляющими входами вычислителя. блока памяти и второго мультиплексора, к информационйым входам которого подключены выходы блока памяти, входы которого соединены с выходами устройства, основной выход делителя частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ, вход стробирования вычислителя соединен через четвертый элемент задержки сигнала с входом записи блока памяти, второй установочный вход измерителя временныхинтервалов, установочный вход блока памяти и делителя частоты соединены с входом установки устройства в исходное состояние.