Измеритель скорости

 

Изобретение относится к оптическим измерителям скорости перемещения протяженного оптически неоднородного объекта. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения скорости. Оптические оси фотоприемников (Ф) параллельны между собой, перпендикулярны поверхности объекта 12 и разнесены в направлении движения на расстояния, кратные пространственному периоду растрового фотодетектора 2. Объективы 1 формируют в плоскости растровых фотодетекторов 2 изображения разных участков протяженного объекта 12. На выходах дифференциальных усилителей 3 появляются сигналы с одинаковой для S (Л с tffuef

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (5)) 4 G 01 P 3/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3953461/24-10 (22) 1 8. 09. 85 (46) 15. 02. 87. Бюл. № 6 (72) A.Â.Êèñëåöîâ и Ю.Д.Щеглов (53) 531.767(088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 2450439, кл. С 01 P 3/36, 1976.

Семинар по измерительным приборам для автомобильной промышленности.—

Искра индустрии К.О., ЛТД, 1984, с. 31-43.

Ф (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ .(57) Изобретение относится к оптическим измерителям скорости перемещения протяженного оптически неоднородного объекта. Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения скорости.

Оптические оси фотоприемников (Ф) параллельны между собой, перпендикулярны поверхности объекта 12 и разнесены в направлении движения на расстояния, кратные пространственному периоду ра" стрового фотодетектора 2. Объективы

1 формируют в плоскости растровых фотодетекторов 2 изображения разных участков протяженного объекта 12. На выходах дифференциальных усилителей

3 появляются сигналы с бдинаковой для

1290 всех Ф частотой, пропорциональной скорости движения объекта 12, и фазой. Выходные сигналы Ф подаются на входы многоканального блока 4 фазовой коррекции. Если частота следящего фильтра 5 равна частоте сигналов с Ф, на выходах фазовых детекторов 7 появятся напряжения, полярность которых зависит от фазового рассогласования каждого Ф относительно сигнала следящего фильтра 5. Компараторы 8 в за172 висимости от полярности выходных сигналов фазового детектора 7 вырабатывают управляющие сигналы, переводящие электронный переключатель 9 в соответствующее положение. Выходной результирующий сигнал дифференциального усилителя 11 поступает на вход следящего фильтра 5, который автоматически подстраивается к частоте сигнала. 2 ил. стояния, кратные пространственному периоду растрового фотодетектора 2.

Дифференциальный растровый фотодетектор 2, установленный в плоскости изображения объектива 1, своими выходами соединен с входами дифференциальноro усилителя 3, выход которого соединен с сигнальным входом соответствующего электронного переключателя 9, управляющий вход которого соединен с выходом того же дифференциального усилителя 3 через последовательно включенные фазовый детектор

7 и компаратор 8, а нормально замкнутые и нормально разомкнутые направления электронных переключателей 9 всех каналов через резисторы развязки 10 объединены соответственно на

И- и НЕ-входах дифференциального усилителя 11, выход которого подключен к входу следящего фильтра 5, выход которого, в свою очередь, соединен с входом опорного напряжения фазового детектора 7 в каждом канале и входом частотомера 6. коррекции.

Измеритель скорости содержит по меньшей мере два фотоприемника с параллельными оптическими осями, каждый из которых состоит из объектива

1, дифференциального растрового фото20 детектора 2 и дифференциального усилителя 3, многоканальный блок 4 фазовой коррекции, следящий фильтр 5, представляющий собой управляемый по частоте генератор с фазовой автоподстройкой частоты, и частотомер 6.

Многоканальный блок 4 фазовой коррекции содержит идентичные каналы, каждый из которых включает фазовый детектор 7, компаратор 8, электронный

30 переключатель 9 и два резистора 10 развязки, а также дифференциальный усилитель 11, общий для всех каналов.

Число каналов многоканального блока

4 фазовой коррекции равно числу фотоприемников.

Оптические оси фотоприемников параллельны между собой, перпендикулярны поверхности объекта 12 и разнесены в направлении движения на рас- 40

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на транспорте, в аэрофотографии и в прокатном производстве для бесконтактного измерения скорости пе- 5 ремещения протяженного оптически неоднородного объекта °

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения скорости.

На фиг.1 изображена функциональная схема измерителя скорости, на фиг.2 — векторная диаграмма одной из возможных реализаций сигнала на выходе многоканального блока фазовой

Измеритель скорости работает следующим образом.

Объективы 1 формируют в плоскости растровых фотодетекторов 2 изображения разных участков протяженного объекта 12, При движении объекта 12 на выходах дифференциальных усилителей 3 появляются синусоидальные сигналы с одинаковой для всех фотоприемников частотой, пропорциональной скорости

V движения объекта 12, и фазой, случайным образом изменяющейся от фотоприемника к фотоприемнику. Выходные сигналы всех фотоприемников

1290172 подаются на входы многоканального блока 4 фазовой коррекции. Если частота следящего фильтра 5 равна часР тоте сигналов с фотоприемников, то на выходах фазовых детекторов 7 появятся напряжения U полярность которых зависит от фазового рассогласования сигналов каждого фотоприемника относительно сигнала следящего фильтра 5, т.е. 10

U cos g.

Компараторы 8 в зависимости от полярности выходных сигналов фазовых детекторов 7 вырабатывают управляющие 15 сигналы, переводящие электронные переключатели 9 в соответствующие положения. При этом указывается, что на вход И дифференциального усилителя .11 через резисторы 10 развязки подаются 20 сигналы только с тех каналов, .в которых фазовые рассогласования лежат в гй 3 интервале (вЂ, -2t), а на вход НЕ— сигналы со всех остальных каналов, 25

Выходной результирующий сигнал дифференциального усилителя 11 поступает на вход следящего фильтра 5, который автоматически подстраивается к частоте сигнала. 30

Выходной сигнал следящего фильтра

5 используется в качестве опорного напряжения для фазовых детекторов 7 и подается на вход частотомера 6, проградуированного в единицах ско35 рости.

На фиг.2 (для сравнения) показана векторная диаграмма сигналов, образованных пересечением плоскости оптического растра и случайно расположенных оптических неоднородностей.

Из векторной диаграммы (фиг.2) .видно, что при произвольном увеличении размера поля зрения оптической системы, т.е. при произвольном увеличении числа п фотоприемников, в предлагаемом измерителе скорости амплитуда А результирующего сигнала возрастает пропорционально п, т.е.

2п 50

IV Ejj j Ý где А . — амплитуда сигнала на выходе

I фотоприемника.

В известных устройствах с увеличением поля зрения в направлении движения, необходимым для уменьшения погрешности измерений, т.е. с ростом числа оптических неоднородностей, одновременно попадающих в поле зрения, амплитуда результирующего сигнала

I стремится к нулю (точка О стремится в точку 0) .

Формула изобретения

Измеритель скоро сти, содержащий фотоприемное устройство, включающее объектив, в плоскости изображения кокоторого расположен дифференциальный растровый фотодетектор, подключенный своими выходами к входам дифференци-. ального усилителя, а также следящий фильтр в виде управляемого по частоте генератора с фазовой автоподстройкой частоты и частотомер, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьшения погрешности, в него введено и аналогичных фотоприемных устройств с оптическими осями, параллельными оптической оси первого фотоприемного устройства и разнесенными в направлении, ортогональном осям, на расстояние, кратное пространственному периоду дифференциального растрового детектора, многоканальный блок коррекции, включающий дифференциальный усилитель и и+1 идентичных каналов в виде фазового детектора, компаратора, двух резисторов развязки и электронного переключателя, сигнальный вход которого соединен с выходом соответствующего фотоприемника, а управляющий вход — с выходом того же фотоприемника через последовательно включенные фазовый детектор и компаратор, нормально замкнутые и нормально разомкнутые направления электронных переключателей всех каналов через резисторы развязки объединены соответственно на И- и НЕ-входах дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу следящего фильтра, соединенного выходом с входом опорного напряжения фазового детектора в каждом из каналов и входом частотомера.

1290172

Составитель Ю. Власов

Техред Л.Сердюкова Корректор E.Ñèðoõèàí

Редактор А.Ревин

Заказ 7893/39 Тираж 798 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4