Устройство измерения скорости движения землеройно- транспортных и сельскохозяйственных машин

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использо ваться для бесконтактного измерения скорости медленно движущихся машин, работающих в условиях сильных вибраций . Цель изобретения - повышение точности. Устр-во содержит передатчик 1, приемник 2, г-р 3, синхронный детектор 4, фильтр нижних частот 9 и регистратор 11. Г-р 3 содержит кварцевый генератор 12 и делители частоты 13 и 14. С целью повышения точности в устр-во введены последовательно соединенные полосовой усилитель 5, компаратор 6 и преобразователь частоты в напряжение, а также синхронизатор 8 и преобразователь уровня сигнала 10. Для нормальной работы устр-ва разность частот Af f,-f j(f - частота зондирующего сигнала, поступающего с передатчика 1, расположенного на машине; f - частота сигнала, поступающего с г-ра 3 на вход синхронного детектора 4) выбирается т. обр., чтобы при любых скоростях движения и вибрациях машины обеспечивалось выполнение условия uf 2V/C-f cose/, где V - скорость движения машины; С - скорость распространения зондирующего излучения. Это дает возможность исключить из приемного тракта квадратурный канал при сохранении возможности определения направления движения машины. 2 ил. i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1,;„SU„„1 77?94 (51)4 G 01 S 13 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3885109/24"09 (22) 09,04,85 (46) 29.02.88. Бюл. У 8 (71) Челябинский филиал Государственного союзного научно-исследовательского тракторного института (72) В. А. Коровин (53) 621.396.96(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 813347, кл, G 01 S 13/58, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ДВИЖЕНИЯ ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫХ И

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для бесконтактного измерения скорости медленно движущихся машин, работающих в условиях сильных вибраций. Цель изобретения — повышение точности. Устр-во содержит передатчик 1, приемник 2, г-р 3, синхронный детектор 4, фильтр нижних частот 9 и регистратор 11, Г-р 3 содержит кварцевый генератор 12 и делители частоты 13 и 14. С целью повьппения точности в устр-во введены последовательно соединенные цолосовой усилитель 5, компаратор 6 и преобразователь частоты в напряжение, а также синхронизатор 8 и преобразователь уровня сигнала 10. Для нормальной работы устр-ва разность частот

f,-й (Г „ - частота зондирующего сигнала, поступающего с передатчика 1, расположенного на машине; f — частота сигнала, поступающего с г-ра 3 на вход синхронного детектора 4) выбирается т. обр., чтобы при любых скоростях движения и вибрациях машины обеспечивалось выполнение условия Г 2V/С й„ соэЫ, где V - -скорость движения машины;

С вЂ” скорость распространения зондирующего излучения. Это дает воэможность исключить из приемного тракта квадратурный канал при сохранении возможности определения направления движения машины. 2 ил.

1377794

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольsoBRHo для бесконтактного измере" ния скорости медленно движущихся машин, работающих в условиях сильных вибраций.

Цель изобретения " повышение точности.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - примеры выполнения преобразователя частоты в напряжение и синхронизатора.

Устройство содержит передатчик

1, приемник 2, генератор 3, синхронный детектор 4, полосовой усилитель

5, компаратор 6, преобразователь 7 частоты в напряжение, синхронизатор

8, фильтр 9 нижних частот (ФНЧ), преобразователь 10 уровня сигнала и регистратор 11, при этом генератор 3 содержит кварцевый генератор 12 и делители 13 и 14 частоты.

Преобразователь частоты в напряжение (фиг. 2) содержит формирователь 15 импульсов, включающий триггеры 16 и 17,. логический блок 18 и коммутатор 19, включающий ключи 20 н 21. Синхронизатор (фиг, 2) содержит пороговый блок 22 и генератор

23 пилообразного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Передатчик 1, расположенный на машине, излучает зондирующий сигнал с частотой f,, направленный под углом Ы к поверхности грунта. Этот сигнал после отражения от поверхности грунта принимается приемником 2, который также расположен на машине.

В соответствии с законом Доплера частота принимаемого сигнала равна

f „ f,(1+ — cos4), 2V где V - -скорость движения машины!

С - скорость распространения зондирующего излучения (например, ультразвука).

Этот сигнал поступает на вход синхронного детектора 4.

После преобразования частоты, фильтрации и усиления в полосовом усилителе 5 и дискретизации его по нулевому уровню в компараторе 6 формируется последовательность прямоугольных импульсов, частота следования которых равна

F = f (1+ --cosd)-f =f -f +

2V

С 2 1

2V 2V

+ — f соэ"= л Е + — f cosa

1 . C 1 Ф где f " частота сигнала, поступающего с генератора 3 на вход синхронного детектора 4.

При неподвижной машине частота следования этих импульсов постоянна и равна F, r1f =Е„-f2. При движении машины вперед или назад частота следования импульсов Р соответственно увеличивается или умень" шается за счет слагаемого 2V/Cf,cosl.

Для нормальной работы устройства разность частот лЕ=Е,-f2 выбирается таким образом, чтобы при любых скоростях движения и вибрациях машины обеспечивалось выполнение условия

И > 2V/Cf„cosa . Это дает возможность исключить из приемного тракта квадратурный какал при сохранении возможности определения направления движения машины.

Импульсы с частотой F, т.е. с периодом следования Т, поступают на счетный вход триггера 17 формирователя 15 импульсов. По переднему фронту этих сигналов триггер 17 срабаты" вает и устанавливает на D-входе триггера 16 высокий уровень потенциала. После прихода ближайшего переднего фронта импульса частоты f на счетный вход триггера 16 последний переходит в единичное состояние и по входу К возвращает триггер 17 в исходное состояние, вновь устанавли- вая на D-входе триггера 16 нулевой уровень потенциала. Следующим передним фронтом импульса частоты f, триг"

rep 16 возвращается в нулевое состоякие, и формирователь 15 импульсов переходит в исходное состояние до прихода следующего переднего фронта импульсной последовательности с частотой F.

Таким образом, с приходом переднего фронта импульсной последователь" ности с частотой F формируется им" пульс фиксированной длительности, равной периоду следования импульсов частоты Е . Импульсы фиксированной длительности непосредственно и через логический блок 18 (работающий в рассматриваемом случае в режиме инвертора) поступают на входы ком1 377794 мутатора 19. При наличии импульса открыт ключ 20 коммутатора 19 и на вход фильтра 9 нижних частот подключен источник опорного напряжения

+U,„. При отсутствии импульса вход фильтра 9 нижних частот через ключ

21 коммутатора 19 соединен с общим приводом.

Таким образом, напряжение на входе фильтра 9 нижних частот равно

F Uon4 f

U =Ц вЂ” = — — — + бых g ОР

О

2Uon Е,сова

+ ч = ---1--fo С!

После вычитания в преобразователе 10 уровня из выходного напряжения фильтра 9 нижних частот постоян" ной составляющей U Ä yf/f получается напряжение

Поп 4f 2Uon f, Bb

0 О

= KV9

COS n

25 которое с точностью до постоянного масштабного коэффициента К соответствует действительной скорости дви- жения машины. В случае необходимости это напряжение в преобразователе 10 30 уровня может быть дополнительно усилено и отфильтровано.

Сигнал, применяемый приемником 2 после отражения от статистически шероховатой грунтовой поверхности, 35 имеет сильную параэитную амплитудную модуляцию. В отдельные моменты времени уровень сигнала на входе компаратора 6 недостаточен для его срабатывания. В этом случае проис- 40 ходит пропадание отдельных импульсов импульсной последовательности с частотой F. Для повышения точнос" ти измерений синхронизатор 8 выявляет эти моменты времени и переключает 45 преобразователь 7 частоты в напряжение в "третье" состояние, обеспечивающее сохранение предыдущего значения его выходного напряжения. Это осуществляется следующим образом. 50

Выходное напряжение фильтра 9 нижних частот, пропорциональное частоте Р, поступает на вход генератора

23 пилообразного напряжения. Скорость нарастания выходного напряжения генератора 23 пилообразного напряжения пропорциональна отношению выходного напряжения фильтра 9 нижних частот к сопротивлению резистора (фиг. 2) . Уровень срабатывания порогового блока 22 выбран таким образом, чтобы при наличии регулярной последовательности импульсов с периодом следования Т срабатывание порогового блока 22 не происходило, а синхронизатор 8 не оказывал влияния на выходной сигнал датчика.

При пропадании отдельных импульсов и соответствующем увеличении периода Т ) Т происходит срабатыва" ние порогового блока 22 и на логический блок 18 поступает высокий уровень потенциала. Это приводит к одновременному закрыванию обоих ключей коммутатора 19, и на конденсаторе фильтра 9 нижних частот сохраняется предыдущий уровень напряжения. После прихода очередного им" пульса с частотой Р открывается ключ

20 коммутатора 19, происхо ит разряд интегрирующего конденсатора в генераторе 23 пилообразного напряжения и далее процессы в устройстве повторяются.

При достаточно медленном изменении периода Т происходит синхронное изменение скорости нарастания выходного напряжения генератора 23 пилообразного напряжения и соответствующая перестройка синхронизатора

8 на выявление резких отклонений периода следования выходных импульсов компаратора 6 от изменившегося среднего значения периода.

Формула и э о б р е т е н и я

Устройство измерения скорости движения землеройно-транспортных н сельскохозяйственных машин, содержащее последовательно соединенные приемник и синхронный детектор, второй выход которого соединен с первым выходом генератора, второй выход которого соединен с входом передатчика, фильтр нижних частот и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, введены последовательно соединенные полосовой усилитель, компаратор и преобразователь частоты в напряжение, первый выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, синхронизатор и преобразователь уровня сигнала, выход которого соединен с входом регистратора, при этом третий выход генератора соединен с вто1377794

Составитель В. Родзивилов

Техред И.Попович Корректор М. Шароши

Редактор Е. Копча

Заказ 869/43 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 рым входом преобразователя частоты в напряжение, третий вход и второй выход которого соединены соответственно с первым выходом и первым

6 входом синхронизатора, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот и входом преобразователя уровня сигнала.