Устройство для счета движущихся объектов

 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, основанным на использовании свойств физических полей, в частности к электрическим счетно-регистрирующим устройствам , и может быть использовано преимущественно в водных и полупроводящих средах для учета движущихся объектов как живой, так и неживой природы. Целью изобретения является повьппение точности счета. Устройство для счет движущихся объектов содержит генератор 1 импульсов, формирователь 2 ш-1пульсов, повторитель 3, датчик 4, усилитель 5, фазочувствительный детектор 6, управляемый фазовращатель 7, перемножитель В, интегратор 9, компаратор 10 и регистратор 11. В состав датчика входят первый и второй передаюпше электроды 12 и 13 и приемный электрод 14. Преимущество устройства по сравненто) с известными заключается в том, что применение сложных сигналов и их корреляционная обработка позволяют значительно улучшить чувствительность и разрешающую способность за счет улучшения соотношения сигнал/шум и эффекта временного сжатия при корреляционной обработке. Кроме того, в данном устройстве отсутствует влияние флуктуации проводимости окружающей среды на точность счета. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 00 00 ел СП О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК

15 А1 (!92 (112 (5(2 (С 06 М 3/08

ВСЕ(.!) ч жМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

БИБЛИОТЕКА

ГОСУДАРСТ8ЕКНЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4115969/24-24 (22) 10.06.86 (46) 15.03.88. Бюл. М- 10 (71) Белорусский государственный университет им, В.И. Ленина (72) H.Á. Киреев и E.À. Чердынцев (53) 621.374.32(088.8) (56) Тузов Г.И., Сивов В.А., Прытков В.И. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. — Радио и связь, М., 1985, с. 264.

Авторское свидетельство СССР

У 1312623, кл. С 06 М 3/08, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ДВИЖУ(ЦИХСЯ

ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, основанным на использовании свойств физических полей, в частности к электрическим счетно-регистрирующим устройствам,и может быть использовано преимущественно в водных и полупроводящих средах для учета движущихся объектов как живой, так и неживой природы. Целью изобретения является повьппение точности счета.."cTpoAcTBo для счет движущихся объектов содержит генератор 1 импульсов, формирователь 2 импульсов, повторитель 3, датчик 4, усилитель 5, фазочувствительный детектор 6, управляемый фазовращатель 7, перемножитель 8, интегратор 9, компаратор 10 и регистратор 11. В состав датчика входят первьгй и второй передаюп(ие электролы

12 и 13 и приемный элек- род 14. Греимущество устройства по сравнению с известными заключается в том, что применение сложных сигналов и нх корреляционная обработка позволяют значительно улучшить чувгтвитепьность и разрешающую способность за счет улучшения соотношения сигнал/шум и эффекта временного сжатия при корреляционной обработке. Кроме того, в данном устройстве отсутствует влияние флуктуаций проводимости окружающей среды на точность счета. 1 э.п. ф-лы, 1 ил.

1381556 (10

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, дснованным на использовании свойств физических полей, в частности к электрическим счетно-регистрирующим устройствам, и может быть использовано преимущественно в водных и полупроводящих средах для учета движущихся объектов как живой, так и неживой природы.

Цель изобретения — повышение точности счета.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для счета движущихся объектов.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, формирователь 2 импульсов, понторитель 3, датчик 4, усилитель 5, фаэочувствительный детектор

6, управляемый фазовращатель 7, перемножитель 8, интегратор 9, компаратор 10 и регистратор 11.

Датчик 1 содержит первый 12 и второй 13 передающие электроды и приемный электрод 14.

Генератор 1 импульсов служит для формирования сигнала тактовой частоты, например, синусоидальной или прямоугольной формы. В устройстве

1 может быть использован любой соответ-ствующий стандартный генератор, а также выполненный на базе интегральных микросхем по известным схемам.

Формирователь 2 преобразует сигнал тактовой частоты в сложный сигнал, база которого значительно больше единицы. Схемная реализация формирователя 2 сложного сигнала зависит от вида сигнала.

Повторитель 3 предназначен для согласования выходного сопротивления преобразователя 2 сигнала с сопротивлением участка среды между передающими электродами 12 и 13.

Передающие электроды 12 и 13 формируют электромагнитное поле н контролируемой зоне и могут быть выполиены в виде цилиндрических стержней иэ металла или графита.

Приемный электрод 14 служит для измерения потенциала электромагнитного паля. Основное требование к приемному электроду — малый уровень собственных шумов.

Усилитель 5 предстанляет собой каскад с высоким входным сопротивлением, напряжение на выходе которо.— го пропорционально потенциалу элект20

55 ро ла нитного поля в месте расположения приемного электрода и может быть реализован flil иэнестным схемам на базе полевых транзисторов или интегральных микросхем.

Фазочунстнительный детектор 6 формирует выходной сигнал, амплитуда и знак которого пропорциональны разности фаз сигналов с выкидон усилителя 5 и управля мого фазовращателя

7. В качестве петектора 6 может быть использован стандартный измеритель разности фаэ низкочастотных сигналов типа Ф2-16 или выполненный по известным схемам на основе интегральных аналоговых перемножителей, например

К14ОМА1.

Управляемый фаэовращатель 7 осуществляет сдвиг фазы опорного сигнала с выхода преобразователя 2 сигнала на величину, пропорциональную напряжению с выхода фазочувствительного детектора 6. Фазовращатель 7 может быть выполнен по известным схемам на основе RC-цепочек.

Перемножитель 8 осуществляет перемножение сигналов с выходов усилителя 5 и управляемого фаэонращателя выполняя операцию синхронного детектирования. Он выполнен на основе ин,ek ðàëüíûõ микросхем типа

К140ИЛ1, К525ПС1 и т.д.

Интегратор 9 служит для интегрирования сигнала с выхода перемножителя 8 и может быть реализован по известным схемам на базе интегральных операционных усилителей.

Компаратор 10 сравнивает сигнал с выхода интегратора 9 с заданным порогом и при превышении последнего формирует импульс напряжения, свидетельствующий о пересечении контролируемой зоны. В качестве компаратора 10 может быть использован практически любой интегральный компаратор, напри— мер К521САЗ.

Регистратор 11 осуществляет счет объектов, пересекающих контролируемую зону. В предлагаемом устройстве в качестве регистратора 11 могут применяться стандартные счетчики импульсон либо выполненные на базе цифровых интегральных схем с последующей индикацией результата на табло.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение тактовой частоты, например, синусоидальной или прямо1381556 угольной формы с выхода генератора 1 поступает « а вход формирователя 2, в котором преобразуется в один из видов сложного сигнала, например в

5 сигнал с линейной частотной модуляцией, дискретной частотной модуляцией, дискретной фазовой модуляцией и т.д. При этом предпочтительнее сигналы, база которых, в общем случае равная произведению длительности на полосу, имеет максимальное значение при минимальном затухании сигнала в окружающей водной среде, Далее сложный сигнал усиливается по мощности и согласуется с сопротивлением контролируемого участка среды между передающими электродами 12 и 13 при помощи повторителя 3. На передающие электроды 12 и 13 датчика 4 сложный сигнал подается строго симметрично относительно нулевой (средней) точки, потенциал которой принимается за нулевой уровень. Приемный электрод 14 располагается точ- 25 но в центре между передающими электродами 12 и 13 на одной оси с ними.

При отсутствии объекта и описанном расположении приемного электрода 14 последний находится на нулевом эквипотенциале. Сигнал на выходе усилителя 5 пропорционален разности потенциалов между нулевой точкой и точкой расположения приемного электро— да 14. При отсутствии объекта сигнал

35 на выходе усилителя 5 также отсутствует. В случае наличия на выходе усилителя 5 сложного сигнала и отсутствии контролируемого объекта перемещением приемного электрода и установ- 40 кой его на нулевом эквипотенциале осуществляют балансировку устройства.

При прохождении объекта между электродами 12 и 14 или 13 и 14 балансировка нарушается и на выходе усили- 45 теля 5 появляется сложный сигнал, амплитуда и фаза которого определяется как характеристиками объекта (проводимость, геометрические размеры и т.д.), так и тем, к какому из

50 передающих электродов ближе расположена траекторий движения объекта.

Фаэочувствительный детектор 6 оценивает фазовый сдвиг между принятым и исходным сложными сигналами. Управляемый фазовращатель 7, перемно55 житель 8 и интегратор 9 в совокупности представляют собой коррелятор.

При этом необходимая задержка опорного сигнала и его синхронность достигается при помощи управляемого фазоврашателя 7. Таким образом, на вьгходе интегратора 9 при пересечении объектом контролируемой зоны появляется сигнал, совпадающий с взаимно корреляционной функцией сигнала с выхода усилителя 5 и копии исходного сложного сигнала с выхода преобразователя 2 сигнала, задержанного при помощи управляемого фазовращателя 7. Далее напряжение «а выхс— де интегратора 9 сравнивается с порогом при помощи компаратора 10 и при превышении порога регистрируется регистратором 11. Длительность сложного сигнала выбирается не меньшей, чем время взаимодействия контролируемого объекта с электромагнитным полем, создаваемым передающи-ми электродами 12 и 13.

Применение сложных сигналов и их корреляционная обработка позволяют значительно улучшить чувствительногть и разрешающую способность предлагаемого устройства по сравнению с известными за счет улучшения соот-ношения сигнал/шум и эффекта времен— ного сжатия при корреляционной обработке. Кроме того в предлагаемом устройстве отсутствует влияние флуктуаций проводимости окружающей среды на точность счета.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Устройство для счета движущихся объектов, содержащее генератор импульсов, повторитель, первый выход которого соединен с первым входом датчика, выход которого подключен к входу усилителя, интегратор, выход которого соединен с входом компаратора, и регистратор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности счета, в него вве— дены фазочувствительный детектор, управляемый фазоврашатель, перемножитель и формирователь импульсов, выход генератора импульсов через фор мирователь импульсов подключен к входу повторителя и первому входу управляемого фазовращателя, выход которого соединен с первыми входами перемножителя и фазочувствительного детектора, выход которого подключен к второму входу управляемого фазовращателя, второй выход повторителя со1381556 ны соответственно с первым и вторым входами датчика, приемный электрод подключен к выходу датчика.

Составитель И. Рыбаков

Техред М.Ходанич

Редактор А. Огар

Корректор С. Шекмар

Заказ 1186/47

Тираж 704

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам -изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 единен с вторым входом датчика, выход усилителя подключен к вторым входам фазочувствительного детектора и перемножителя, выход которого соединен с входом интегратора, выход компаратора подключен к входу регистратора.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что датчик содержит первый и второй передающие электроды и приемный электрод, первый и второй передающие электроды и приемный электрод расположены на од5 ной оси приемнЫй электрод расположен посредине между первым и вторым передающими электродами, первый и второй передающие электроды соедине