Способ измерения скорости движения объекта

Номер патента: 1817027

Авторы: Калинин, Кириевский, Седых

ZIP архив

Текст

(19) О 01 Р 3(64 Е ИЗО СА ЕТЕ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ хнологиченин и А.И,Се СССР982,СССР СКОРО тельная техниие параметров ения: разделяечетные и четвные сигналы= 1,2 М ее 1,2.(й Цель ти изме между двГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Особое конструкторскское бюро "Старт"(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА(57) Использование; измерика, дистанционное измерендвижения. Сущность изобретют датчики на две группы: нные, формируют информати Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения параметров движения, в частности скорости, а также определения закона изменения скорости по траектории движения с использованием распределенного регистрирующего контура в виде разнесенных вдоль траектории движения объекта датчиков с колоколообразным выходным сигналам, в частности, индукционных датчиков с интегратором на выходе, при контроле проводников с изменяющимся по величине током, например, сгустка электропроводной плазмы, движу- . щейся внутри трубы,изобретения - повышение точнорения скорости на участке пути мя датчиками,как отношение разности и вы лов двух смежных датчиков к к сумме этих сигналов, форм натную функцию непрерывны кием первого и второго ин сигналов, периодически пр сдвигают координатную фу лельно самой себе на заранее величину, чтобы в заданных к траектории сигнал координа проходил через нуль, фиксиру ты времени 1, определяют зн сти на )-ом интервале траектХ - Х - 1Ч - ., гдек 1 - 1 - 1 ходных сигнааждой группы ируют коордим суммировэфармативных инудительно акцию пэралрассчитанную оординатах Х тной функции ют эти моменачение скоро- ории (Х - Х) Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения скорости движения ф объекта, заключающемся в разбиении это- СО го участка й координат Х, измерении на- а пряжений возмущения объектом датчиков, определении разности Од и суммы Ое напряжений возмущений смежных датчиков, определении информативного параметра, как отношения напряжений Од/Оу, формировании координатной функции в виде сигнала изменяющегося а функции координаты движения объекта, периодическом принуди-а тельном сдвиге координатной функции параллельно самой себе на заранее рассчитанную величину, постоянную для каждого участка пути, таким образом, чтобы в заданных координатах Х сигнал координатной функции проходил через нуль, фиксировании этих моментов времени т и10 15 20 25 30 40 ния разности двух непрерывных сигналов и45 второй 7 блок определения разности двухнепрерывных сигналов, первый блок деления 8 и второй блок деления 9, трехвходовой сумматор 10, первый нуль-орган (НО 1)11, второй нуль-орган (Н 02)12 и третий нуль-орган50 (НО 3)13, логический элемент ИЛИ 14, измерительвременных интервалов(ИВИ)15, запоминающее устройство (ЗУ)16, управляемый источник опорного напряжения (УИОН)17, вычислитель 18,Выходы всех нечетных датчиков 1 (01, ю 55 03, 05,) поДключены к инфоРмаЦионнымвходам первого коммутатора 2, а выходы всех четных датчиков (02, 04, 06) подклю-.чены к информационным входам второго коммутатора 3, Выходы первого парного коммутатора 2 подключены ко входам перопределении средней скорости нэ )-том интервале пути (Х 1-Х) как Ч, - , где = 1,2.Й, ) = =Х 1 - Х- 1ч - 11 - 11,2(М - 1) разделяют датчики на две группы, объединяя датчики с нечетными порядковыми номерами в первую группу, а с четными порядковыми номерами - во вторую группу, одновременно формируют первый и второй информативный параметры из выходных сигналов датчиков первой и второй группы соответственно, а сигнал координатной функции получают путем непрерывного суммирования первого и второго информативного параметров, причем поочередные переключения от одной пары датчиков к другой паре в первой группе для формирования первого информативного параметра осуществляют в моменты перехода через нуль второго информативного параметра, а переключения от одной пары датчиков к другой паре во второй группе для формирования второго информативного параметра - в момент перехода через нуль первого информативного параметра.Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что используемая в нем в качестве координатной функции сумма первого и второго информативных параметров, в отличие от каждого из них отдельно, на всем протяжении участка траектории между соседними датчиками не имеет "мертвых" эон; благодаря своей почти линейной характеристике, что обеспечивает практически одинаковую точность процесса измерения скорости на всем контролируемом участке траектории движения объекта, При этом все упомянутые преимущества способа-прототипа в заявляемом способе сохраняются в полной мере. На фиг,1 приведены графики, поясняющие принцип формирования координатной функции Ек из первого (В 13) и второго (В 24) информативных параметров, образованных соответственно иэ выходных сигналов пары датчиков нечетной и четной групп; на фиг,2 - в качестве примера реализации заявляемого способа блок-схема устройства для измерения скорости движения объекта; на фиг.З - диаграммы, поясняющие работ отдельных узлов устройства для измере ния скорости и реализованный в нем прин цип многократного сдвига координатной функции параллельно самой себе с цель идентификации положения объекта по пе реходу координатной функции через нуль, на фиг.4 - пример схемной реализации пар ного коммутатора 2, 3. Как видно из фиг,1, где приведены рассчитанные на ЭВМ зависимости координатных функций от координаты Х, в отличие от используемой в способе-прототипе координатной функции В (В 13 - координатная функция, образованная из Выходных сигналов датчиков 01 и 03 В 24 в . координатная функция, образованная из выходных сигналов датчиков 02 и 04; В 35 - координатная функция, образованная из выходных сигналов датчиков 03 и 05, причем В = (Оа - Оп+ 2)/(0+ Оп+2), где гп = 1, 2,), используемая в заявляемом способе координатная функция виДа Рк= В 13+ В 24 НЕ ИМЕЕТ ПОЧТИ горизонтальных участков в местах установки датчиков, а значит не имеет "мертвых" зон, в пределах которых затруднена идентификация координат. Кэк видно иэ фиг.1 ко- ОРДинэтнаЯ фУнкЦиЯ виДа Рк 1 = В 13+ В 24 в значительной степени более линейна, чем координатная функция В в способепрототипе, Переходя в процессе движения объекта от одной координатной функции Рк 1= В 13+ В 24 к другой Рк 2= В 24 + В 35 и т.д., можно обеспечить перекрытие всей контролируемой траектории. Блок-схема устройства, реализующегопредложенный способ, приведена на рис,2,Устройство содержит датчики положе-, ния 1 с колоколообразным выходным сигналом, которые разбиты на две группы -нечетные (01, 03, 05,) и четные (02, 04, Ов), причем все датчики 1 с одинаковым 35 шагом распределены вдоль траектории движения объекта, а первый датчик (01) вынесен за пределы контролируемого участка траектории и установлены до начала этого участка, первый парный коммутатор 2 аналоговых сигналов и второй парный коммутатор 3 аналоговых сигналов, первый двухвходовой сумматор 4 и второй двухвходовой сумматор 5, первый блок 6 определевого сумматора 4, а выходы второго парного коммутатора 3 подключены ко входам второго сумматора 5. Выходы сумматоров 4 и 5 подключены ко входам "делимое" соответственно блока деления 8 и блока деления 9, Ко входам "делитель" блоков деления 8 и 9 подключены выходы соответственно первого блока б определения разности двух сигналов и второго блока 7 определения разности двух сигналов. Выходы блоков 8 и 9 деления подключены к первому и второму входам трехвходового сумматора 10 и ко входам соответственно первого 11 и второго 12 нуль-органов (НО 1 и Н 02). Выход первого нуль-органа (НО 1)11 соединен со входом "управление" второго коммутатора 3, а выход второго нуль-органа (НО 2)12 соединен со входом "управление" первого коммутатора 2. В ыход трехвходового сумматора 10 подключен ко входу третьего нуль-органа 13, к выходу которого через логический элемент ИЛИ 14 подключены вход измерителя временных интервалов (ИВИ)15, а также первый стробирующий вход ("строб 1") ЗУ 16. Второй стробирующий вход("строб 2") ЗУ 16 соединен с выходом ИВИ 15, Первый выход ЗУ 16 соединен со входом УИОН 17, выход которого подключен к третьему входу трехвходового сумматора 10, Второй выход ЗУ 16 подключен ко второму информационному входу вычислителя 18, выход которого является выходом устройства для измерения скорости, Выход первого 11 и второго 12 нуль-органов через элемент ИЛИ 14 подключены ко входу ИВ И 15, Вычислитель 18 выполняет функцию вычисления значений скорости Ч,р, на заданных интервалах пути по формуле Чср;= (Х-Х)/г, где т;= (т-а), Исходные данные (координаты Х 1, Х 2, Хь.) и соответствующие напряжения сдвига Л 1, й,.Ь,.загружаются до начала эксперимента в ЗУ 15, В качестве УИОН 17 может быть использован, например, цифроаналоговый преобразователь (при реализации устройства для измерения скорости на аналоговой элементной базе).Парные коммутаторы 2 и 3 осуществляют подключение к соответствующим сумматорам 4 и 5 в каждый момент времени 5 выходов двух датчиков соответственно из нечетной и четной групп (01 и Оз, 02 и 04), При появлении сигналов на входах "управление" парные коммутаторы 2 и 3 осуществляют перекоммутацию выходов датчиков, в 5 результате чего к сумматорам 4 и 5 оказываются подключены следующие пары (Оз и Об, 0 и Ов) соответственно из нечетной и четной групп. Устройство функционирует следующимобразом. В момент прохождения объектом (см.фиг,2) датчика 02 (1) сигнал В 1 з на выходе устройства деления 8, равный отчоше нию сигналов датчиков 01 и Оз к их сумме,переходит через нуль (см,фиг.3), в результате чего на выходе НО 1(11) появляется импульс, Этот импульс, проходя через элемент ИЛИ 14, запускает ИВИ 15 на отсчет интер вала времениг 1,К моменту подхода объекта к датчику02 (1) первый парный коммутатор 2 находится в состоянии, при котором ко входам сумматора 4 и устройства вычитания б ока зываются подключенными выходы двухдатчиков 01 и Оз, а ко входам сумматора 5 и устройства вычитания 7 - выходы двух датчиков 02 и 04,Одновременно с формированием запу скающего импульса на входе ИВИ 15 навход "строб 1" ЗУ 16 также приходит импульс, по которому из ЗУ 16 извлекается код напряжения смещения Ь 1, который поступает на УНИОН 17. На выходе последнего по является соответствующее значение уровнянапряжения Л 1, имеющего знак, противоположный знаку Гк 1= В 1 з+ В 24, которое складывается в трехвходовом сумматоре 10 с сигналами В 13 и В 24 (сформированными со ответственно из сигналов пар датчиков 01 иОз, 02 и 04), образуя результирующий сигнал й, который фактически является координатной функцией Ек 1, сдвинутой параллельно самой себе на постоянную величину Л 1, рассчитанную таким образом, что нулевое значение сигнала е 1 окажется в следующей заданной координате Х 2. В этот момент срабатывает НОз (13), на выходе которого появляется импульс, проходящий 40 через схему ИЛИ 14 на вход "строб 1" ЗУ 16и на ИВИ 15. Последний останавливает счет интервала т 1 и начинает отсчет очередного интервала времени т 2. По импульсу на входе "строб 1" ЗУ 16 из последнего извлекается код напряжения смещения д, который в УНИОН 17 преобразуется в соответствующее значение аналогового сигнала Ла, поступающего нэ вход сумматора 10, где, 0 складываясь со значениями В 1 з и В 24, образует новое значение е 2. Далее процесс повторяется. В момент перехода В 24 через нуль (координата Хт), срабатывает нуль-орган НО 2 (12), который формирует импульс, поступающий на вход управления первого парного коммутатора 2, В результате последний осуществляет перекоммутацию датчиков и к сумматору 4 и устройству вычитания 6 оказываются подключены датчики Оз и Оь (подключается Оь и одновременно1817027 30 35 Д = - Г(Хт 1),40 45 50 55 отключается О 1). Благодаря этому на выходе блока деления 8 начинает формироваться новая функция йз 5 вместо функции В 1 з (см.фиг.3). В третьем сумматоре 10 опять производится сложение функций Я 35 и 824 и образуется новая координатная функция Г 2= 824+ Вз 5, обработка которой осуществляется аналогично описанной выше обработке координатной функции Г 1= й 1 з+ 824,При переходе обьекта от датчика к датчику процесс повторяется. Таким образом, в вычислителе 18, куда в процессе измерения поступают зафиксированные интервалы времени т (а также по сигналам на вход "строб 1" ЗУ 16 соответствующие значения заданных интервалов пути Хь осуществляется вычисление значений средней скорости Ч,р 1= (Х - Х)/ ц на каждом интервале пути. Между соседними датчиками может размещаться множество таких интервалов, Значения заданных координат регистрации Х на траектории движения и рассчитанные значения напряжения смещения Ь для соответствующих координат регистрации вносятся в ЗУ 16 заранее до начала процесса измерений. Расчет значений напряжений смещения (сдвига) Ь осуществляют предварительно до начала измерений по формуле где Г(Х+ 1) - значение координатной функции Г в координате Хн, и заносят в запоминающее устройство ЗУ 16. Построения на фиг.3 выполненц в соответствии с выражением (1). Координатная функция Г в соответствующих координатах Х 1, Х 2,. рассчитывается по известной характеристике "вход-выход" для заданного типа датчиков положения исходя из выражений,Г 1= Й 13 + 824; Й 1 з01 0301+0 З24 0 + О, Г 2 = Й 24+ 835; 02 04 02 + 04 02 - 0403 - 0524 02+040 з+05и т.д.где Г 1 - координатная функция, сформированная из сигналов датчиков 01, Оз и О 2, О 4; 5 10 15 20 25 Г 2 - координатная функция, сформированная из сигналов датчиков 02, 04 и Оз, О 5:01, 02, 0 з, 04, 05 - выходные сигналы датчиков 01, 02, Оз, 04, О 5 соответственно.В случае использования идентичных датчиков и благодаря расположению датчиков с одинаковым шагом вдоль траектории имеет равенство Г 1= Г 2(см.фиг,1), поэтому достаточно предварительно рассчитать только одну координатную функцию Гк, одинаковую для всех соответствующих пар датчиков, т.е. Г= Г 1= Г 2=Соответственно при переходе от Г 1 к Г 2 и т,д. будут повторяться значения напряжений смещения (сдвига). Это хорошо видно на фиг.3,Вариант реализации первого и второго коммутаторов 2, 3 приведен на фиг.4. В качестве примера рассмотрена реализация коммутатора 2. Как видно из фиг, 4, коммутатор выполнен на микросхемах К 561 КП 1 (два сдвоенных мультиплексора Мх 1 и Мх 2), К 561 ЛН 2 (инвертор) и К 561 ИЕ 10 (двоичный счетчик), Приведенная схема является типовой, Особенностью применения ранной схемы является подключение датчиков 1 ко входам схемы специальным образом, как это показано на фиг.4.Схема коммутатора 2 работает следующим образом. В исходном положении на входы управления А и В мультиплексоров Мх 1 и Мх 2 с выходов 0 О, 01 счетчика СТ поступает нулевой уровень сигнала, а на вход Е 1 Мх.1 непосредственно и вход Е 1 Мх 2 через инвертор с выхода Оз СТ поступают сигналы: "нуль" на Мх 1 и "единица" на Мх 2, Таким образом, в исходном состоянии выходы О и С Мх 2 приведены в третье устойчивое состояние, Тогда состояние обоих выходов коммутатора 2 определяется сигналами на выходах О и С Мх 1, а в соответствии с сигналами на входах А и В мультиплексоров к выходам О и С Мх 1 оказываются подключены выходы датчиков О 1 и Оз. После прихода сигнала управления на вход коммутатора 2 (вход С счетчика СТ) от НО 12 (см.фиг,2) счетчик СТ переходит в следующее состояние, При этом сигналы на выходах С 11, О 2 счетчика СТ не изменяются,а на его выходе Оо появляется "единица", Благодаря этому Мх 2 остается по-прежнему отклоненным (третье состояние), а к выходам О и С Мх 1 подключаются входы 02, С 2 Мх 1, а соответственно, и. выходы датчиков Оз, 05. Далее процесс подключения к выходу коммутатора 2 выходов происходит аналогично описанному, Причем после прихода четвертого импульса от НО 12 на вход управления счетчика СТ Мх 1 переходит в третьесостояние, а сигналы на выходе коммутата- .ра 2 определяются сигналами на выходах О и С Мх 2. Следует отметить, что количество мультиплексоров в описанной схеме реализации коммутатора определяется количеством используемых датчиков в измерителе 5 скорости. Для переключения датчиков четной группы (02, 04, 06, ) используется аналогичный коммутатор.Вариант реализации коммутатора, приведенный на фиг.4, обеспечивает обработку 10 сигналов с 16 датчиков (8 датчиков-коммутаторов 2, 8 датчиков-коммутаторов 3). Формула изобретения15Способ измерения скорости движения объекта на участке пути между двумя датчиками, заключающийся в разбиении этого участка на й координат Х,измерении на-, пряжений возмущения объектом датчиков, 20 определении разности Од и суммы О напряжений возмущения смежных датчиков, определении информативного параметра как отношения напряжений ОдИ, формировании координатной функции в виде сиг нала, изменяющегося в функции координаты движения, объекта, периодическом принудительном сдвиге координатной функции параллельно самой себе на заранее рассчитанную величину, постоянную 30 для каждого участка пути, таким образом, чтобы в заданных координатах Х сигнал координатной функции проходил через нуль, фиксировании этих моментов времени т и определении средней скорости на )-том интервале пути (Х - Х) какХ - Х - 1Чср - , где 1= 1,2 й; ) = 1, 2,(И), о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения точности измерения скорости на участке пути между двумя датчиками, последние устанавливают с одинаковым шагом вдоль траектории, разделяют датчики на две группы, объединяя датчики с нечетными порядковыми номерами в первую группу, а с четными порядковыми номерами - во вторую группу, одновременно формируют первый и второй информативные параметры из выходных сигналов датчиков первой и второй группы соответственно, а сигнал координатной функции получают путем непрерывного суммирования первого и второго информативных параметров, причем поочередные переключения от одной пары датчиков к другой паре в первой группе для формирования первого информативного параметра осуществляют в моменты перехода через нуль второго информативного параметра, а переключения от одной пары датчиков к другой паре во второй группе для формирования второго информативного параметра - в моменты перехода через нуль первого информативного параметра..Иванова и ГКНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина 1011 Заказ 1720 ВНИИПИ Госуд Составитель Е, Кириевский ехред М,Моргентал Корректор М.Петр Тираж Подписное венного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5

Смотреть

Заявка

4850180, 10.07.1990

ОСОБОЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО "СТАРТ"

КИРИЕВСКИЙ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, КАЛИНИН ИППОЛИТ ИВАНОВИЧ, СЕДЫХ АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01P 3/64

Метки: движения, объекта, скорости

Опубликовано: 23.05.1993

Код ссылки

<a href="https://patents.su/8-1817027-sposob-izmereniya-skorosti-dvizheniya-obekta.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ измерения скорости движения объекта</a>

Похожие патенты