Способ измерения параметров движения объекта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может;быть использовано для вьщачи в цифровом виде и с высокой точностью значений координаты перемещений,-скорости и ускорения и позволяет повысить точность измерения путем применения способа усреднения измеряемых, величин. Для этого входной сигнал преобразуется в сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) в виде прямоугольных импульсов чередующейся полярности и разной длительности. Полученный сигнал ШИМ содержит информацию о координате перемещения объекта измерений , заполняется импульсами опорного генератора. Производят измерение длительности периодов повторения сигналов путем счета импульсов заполнения с выбранной кратностью измерения п. Устройство для осуществления способа содержит блок преобразования 1 входного сигнала в сигнал ШИМ. В блоке 2 управления операциями счета установлена кратность измерения и. Накопленные значения в блоке 3 измерения длит.ельности периодов и в блоке 5 измерения средних значений поступают в блок 6 измерения координаты перемещения, в каждый при помощи задатчика занесено значение масштабного коэффициента. По полученным значениям в трех смежных значени- .ях координаты производится вычисление скорости в блоке 7 - ускорение в блоке 8. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

О9> SU (1!)

Ш4 Ь 01 Р 3/48 ф fcå,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3722453/24-10 (22) 05.04.84 (46) 23.01.86. Бюл. В 3 (71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и кибернетики при Горьковском государственном университете им. Н.И, Лобачевского (72) А.Н. Егорычев и Л.С. Привер (53) 537.776(088.8) (56) Патент ГДР N - 14 1866, кл. Q 01 P 3/56, 1969.

Патент CPP N- 20457,кл.G 01 P 3/36, 1968.

Патент CPP Р 70171, кл. 6 01 Р 3/48, 1975. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может, быть использовано для выдачи в цифровом виде и с высокой точностью значений координаты перемещений,.скорости и ускорения и позволяет повысить точность измерения путем применения способа усреднения измеряемых.величин.

Для этого входной сигнал преобразуется в сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) в виде прямоугольных импульсов чередующейся полярности и разной длительности. Полученный сигнал ШИМ содержит информацию о координате перемещения объекта измерений, заполняется импульсами опорного генератора. Производят измерение длительности периодов повторения сигналов путем счета импульсов заполнения с выбранной кратностью измерения n . .Устройство для осуществления способа содержит блок преобразования 1 входного сигнала в сигнал

ШИМ. В блоке 2 управления операциями счета установлена кратность измерения и . Накопленные значения в блоке л

3 измерения длительности периодов и в блоке 5 измерения средних значений поступают в блок 6 измерения координаты перемещения, в каждый при помощи задатчика занесено значение масштабного коэффициента. По полученI ным значениям в трех смежных значениях координаты производится вычисление скорости в блоке 7 — ускорение в блоке 8. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1206706 3 е между величинами х;>, х;, > и х > . Они составляют соответ1t2 ственно: 0,5л <т; > + 0,5 с;, > и

0>5ncT >+ 0 5пc7.;,,> . Тогда значения .средних скоростей, отнесенные

° к серединам указанных интервалов, вычисляются следующим образом:

15

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для выдачи в цифровом виде и с высокой точностью значений координаты перемещений, скорости и ускорения.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем применения ме-, тода усреднения измеряемых величин.

На фиг. 1 представлена диаграмма, поясняющая способ измерения средних значений и о;> в течении одной серии измерений, на фиг. 2 — цикл из Й измерений на фиг. 3 — блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Предлагаемый способ заключается в. следующем.

Входной цикл преобразуется в сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) в виде прямоугольных импульсов чередующейся полярности и разной длительности (фиг. 2). Полученный сигнал ШИМ содержит информацию о координате перемещения объекта измерений заполняется импульсами опорного

t генератора. Производят измерение длительности периодов повторения сигналов путем счета импульсов заполнения с выбранной кратностью,,измерения и и

Интервал времени 4t = K T; q c c, >

1n

< . > +, — среднее значение п

1= периода повторения сигнала в i-й се- ° рии измерений, определяет длительность этой серии измерений. Синхронно с измерениями значений Т," производится счет импульсов заполнения ь — длительности однополярных (положительных) импульсов сигнала с ШИМ (фиг. 1). При этом в i-й серии измерений производится п раз пуск и останов счета импульсов заполнения с целью получения усредненной величины с „>, Т, характеризующей

4 и й;., Ч координату перемещения. Среднее значение координаты, отнесенное к середине интервала а -- и Т; >, находят по (формуле ";> С вЂ” -ОЛ где

1 масштабный коэффициент. . Зная значения <х;> в трех смежных сериях измерений, можно определить значения первой и второй производных, т.е. скорости и ускорения, поскольку известны интервалы времени

Jx ах„„>- ах; >

c) а

31. 0,5n(cT;>+cT >) (Х;, >-(Х;+, )

C — > .й 1 0,5я(;, >+cТ; «) Среднее значение, отнесенное к середине интервала времени, между найденными значениями скорости равно „

dx dx

«2 (— > ° .— с — > ° (х dt 1+1,1+2 ф 1, +1

Й < ОД5(сТ;>+2сТ „>+аТ. >)

Устройство для осуществления предлагаемого способа (фиг. 3) содержит блок 1 преобразования входного сигнала в сигнал ШИМ, блок 2 управления операциями счета, блок 3 измерения длительности периодов повторения импульсов, блок 4 опорного генератора, блок 5 измерения средних значений (<,;>длительности положительных импульсов с ШИМ, блок 6 вычисления среднего значения. координаты, блок 7 вычисления скорости, блок 8 вычис35 ления ускорения.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал преобразуется в блоке 1 в сигнал ШИМ. В блоке 2 уста40 навливается кратность измерения и

По сигналу начала измерения происходит синхронный запуск и счет импульсов опорного генератора 4 блоком

3 измерения длительности периодов

45 и блоком 5 измерения средних значений ;>. Накопленные значения в блоках 3 и 5 поступают в блок 6 измерения координаты перемещения, в каждый при помощи задатчика занесено значение

50 масштабного коэффициента С. Далее по полученным значениям в трех смежных значениях координаты производится вычисление скорости в блоке 7, ускорение - в блоке 8. Формула изобретения

1. Способ измерения параметров движения объекта, основанный на раз1206706

25

ВНИИПИ Заказ 8704/46 Тираж 778. Подписное

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4 биении времени на интервалы заданной длины.át 9 измерении значений координат перемещений, определении значений скорости и ускорении по методу производной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, входной сигнал преобразуют в сигнал с широтно-импульсной модуляцией и параметры движения определяют в течение цикла измерений, со- 10 стоящего ив .N серий измерений, причем М > 3, каждая серия измерений име" ет длительность Ы = n < Т; >, где<7;> = . .-1 и

1 - - усредненное значение . !

l 3ci 1) !

5 периода повторения Т; импульсов, а ,значение координаты перемещения опре деляют путем нахождения усредненного .значения ; длительности сигналов с широтно"импульсной модуляцией одной полярности, например положительной, n . по формуле; .> г- и вы- ь1 3

r. числяют координату по формуле

cÃ;>

4х;> С -p5 ,), где С - масштабный коэффициент, а среднее значение первых производ ных находят по формуле

3k cX;+,>-ах;> (— >. ° 3

Й +" 0,5(+iТ„+, ) средние значения вторых производных (ускорения) находят по результатам трех смежных измерений по формуле

dx dx

< — > -c. — >.. с

dt +< >112 Дф i,iÔ1 11y< н2 " 1+1

Ф

2. Устройство для измерения параметров движения объекта, содержащее генератор опорной частоты, блоки преобразования информации, управле ния операциями счета и последова- . тельно соединенные блок вычисления среднего значения координаты, блок вычисления скорости и блок вычисления ускорения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, в него дополнительно введены блок измерения- средних значений однополярных импульсов широтно-импульсной модуляции, например положительных, блок измерения. длительности периода, первые входы которых подключены к выходу блока управления операциями счета, а вторые входы — к опорному генератору, выход блока измерения средних значений подключен к входу блока вычисления средних значений координаты, а выход блока измерения длительности периода — к вторым входам блока вычисления средних значений, блока вы числения скорости, блока вычисления ускорений.