Способ измерения скорости объекта

 

Изобретение относится к контрольно - измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения скорости объектов, поверхность которых содержит оптические неоднородности. Цель изобретения - упрощение способа измерения. Плоский участок поверхности движущегося объекта освещают из точки О когерентным излучением длиной волны λ. Регистрацию рассеянного спекл - поля производят приемником, расположенным в точке Р. Учитывая направления освещения и регистрации излучения R<SB POS="POST">O</SB>,R<SB POS="POST">O</SB><SP POS="POST">1</SP> и R,R<SP POS="POST">1</SP>, определяют в пятне излучения на поверхности объекта положения точек А и В, соответствующих минимальному ОАР и максимальному ОВР оптическим путям излучения от источника к приемнику. Измеряют углы R<SB POS="POST">O</SB>D, RD между направлением линии D,связывающей точки А и В, и направлением освещения R<SB POS="POST">O</SB> и регистрации излучения R в точке В, определяющей максимальный оптический путь. Преобразовав оптический сигнал в электрический и проведя спектральный анализ электрического сигнала, определяют модуль скорости объекта U из соотношения U=λ х FO(COSR<SB POS="POST">0</SB>D+COSRD)<SP POS="POST">-</SP>1, где F<SB POS="POST">0</SB> - максимальная граничная частота спектра. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„14833 0 А1 (51) 4 G О! Р 3/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ ИЗЖРЕШИ СКОРОСТИ QBbEK-. тА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения скорости объектов, поверхность которых содержит оптические неоднородности. Цель изобретения — упрощение способа измерения. Плоский участок поверхности движущегося объекта освещают из точки О когерентным излучением длиной волны 3. Регистрацию

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при оптической диагностике движущихся объектов, содержащих оптические неоднородности, преимущественно поверхностей.

Целью изобретения является упрощение способа измерения скорости объекта путем сокращения времени измерения.

Ка фиг.I изображена векторная диаграмма рассеяния, поясняющая физическую сущность способа измерения; на фиг.2 — пример использования устГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4242629/24-10 (?2) 12.03.87 (46) 30.05.89. Бюл. 11 20 (72) В.И.Бронников (53) 532.574(088.8) (56) Заявка ЕПВ М 1500359 кл. G 01 Р 3/36, 1985.

Авторское свидетельство СССР

1<< 626413, кл. С 01 P 3/36, 1975. рассеянного спекл-поля производят приемником, расположенным в точке P.

Учитывая направления освещения и регистрации излучения r, rÄ и г, r, определяют в пятне излучения на поверхности объекта положения точек А и В, соответствующих минимальному

ОАР и максимальному OBP оптическим путям излучения от источника„ к прил емнику. Измеряют углы „ d, rd между направлением линии сТ, связывающей точки A и В, и направлением освещения г и регистрации излучения r в точке В, определяющей максимальный оптический путь. Преобразовав оптический сигнал B электрический и проведя спектральный анализ электрического сигнала, определяют модуль скорости объекта Ч из соотношения V = л <

<< f„(cos r d+cos rd), где fo — максимальная граничная частота спектра.

2 ил. ройства, реализующего способ измерения.

Способ измерения скорости объекта осуществляют следующим образом.

Поверхность движущегося объекта освещают когерентным излучением с флиной волны 3 из точки О, для которой выполняется условие л

sin2 r d с.(1 (1)

Рг<0 о определяющее приближение волнового фронта к плоскому, и регистрируют динамическую спекл-структуру рассеянного объектом излучения в точке на1483380 блюдения Р, для которой выполняется условие л

sin г(! ««1, (2) br определяющее соответствие дифракционной картины в точке наблюдения приближению дифракции Фраупгофера, Вектор с! представляет собой линию наибольшей разности фаз, проведенную в плоскости объекта, соответствующую распространению излучения от точки расположения источника О до приемника P. Начало вектора с(соответствует точке А в пятне излучения на поверхности объекта, оптический путь через которую от источника до точки наблюдения (регистрации) OAP мини мален. Конец вектора сТ соответствует точке В, оптический путь через котоР р о 0ВР максимален. Вектора r и г показывают направления освещения точек А и В объекта, векторы r и г— направления приема излучения, рассеянного в точках А и В поверхности объекта.

Амплитуда рассеянного спекл-поля в точке регистрации может быть представлена следующим образом: ф =А Е (1) ехр (iг (! е, -1 а 7 I e

51

+Ir -!. +V2;((а2, (3) где 2 — рассеивающая область (пятноизлучения), T — вектор, определяющий положение произвольного элемента с!Я в пятне излучения, à — линейная скорость движения объекта, А — коэффициент характеризующий индикатриссу рас7 сеяния, зависящий от оптических свойств рассеивающих неоднородностей объекта в пятне излучения, Е(7) распределение амплитуды освещаемого излучения в пятне.

При выполнении пространственных условий освещения и регистрации (1), d d (2), а также --,—, —,— -«1, частотный

"а энергетический спектр электрического сигнала, полученного из регистрируемого спекл-поля, принимает вид ь .У -У

G(еа)=((t) (А (E(е)е()аре)exp i л

27( у Р а „(2 — 1(соs r,с1+соs rd)dЯ) ехр СО((. d Ь (4) Верхний предел интегрирования ог раничен максимальной частотой в спекторе сигнала с3 с учетом которой

Е(и)=((1) А )Е(е) Х

А с! Са7 (2

-------------) dg( л A

277(созР„У+сов 7с()

ПРИ СА.) «ад, !

О где с Ъ=2() и =уЧ(совг с1+сов 6d) при (.) гса,, Проводя спектральный анализ электрического сигнала и определяя граничную максимальную частоту спектра

fo, значение измеряемой скорости V определяют из соотношения

fo il (5)

- 2,3""-гг

Таким образом, измерение скорости при учете измеренных углов (r с1) и (r„ d) возможно для произвольного направления освещения объекта, что упрощает условия проведения измерений, снимает необходимость освещения и приема излучения в налравлении нормали поверхности объекта, снижая временные затраты.

Способ реализуется с помощью устройствар изображенного на фиг ° 2а

Излучение когерентного источниГ ка 1 через диаграмму 2 (вместо которой при близком расположении объекта целесообразно использовать онтическую систему уменьшения расходимости .пучка-коллиматор), освещает плоскость движущегося объекта 3, Приемник 4 установлен в точке наблюдения рассе40 янного спекл-поля. С помощью оптического отсчетного устройства и угломера (на фиг,2 не показаны) определяется положение линии наибольшей разности фаз d, связывающей точки А и В, соответствующих минимальйому и максимальному оптическим путям источник — объект вЂ,приемник, а также

Ь-ъ -у -р измеряются углы rd, r()d. Фотоприемник

4 преобразует оптический сигнал в электрический, который подается,на спектроанализатор 5. С помощью анализатора 5 определяют граничную максимальную частоту энергетического спектра f(, и по соотношению (5) .вычисляют скорость движения объекта в плоскости освещенного пятна.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ измерения скорости объекта, заключающийся в том, что объект освещают коге

Рентньр

3 излучен

Регистри ием. длиноЙ спекл-ст иРУют Ди„ам

H9Jl ч " УРУ расс мическу

Учения, п ссеянного ванн т преобразу о объектом ое изл тзае на п о

Учение в элект гистри, Р водят спе Рическид оэлектрич ческого спектрал н - сигыи анал там кот сигнала

cУдят л и скорости что, ающ „иобъе с целью Уп я тем сокраще ения в е

Рощения с способа

1 деляю Ремени изм пУтем т в пяти мерения, ности б " излучен о ъекта п пов опречески,-. положен верхУтъ через " очки, оп

ЕЗ Ко ° тиот источи

48338р ка изл

6 учения до нимален ОЧКИ рег и точки, Р истрации мРез Ко "в оптиче „ о > r ме н1 Иэмеряю ии с жДУ нап а

Ф оединяющед Равлением лнаправлен иями эти е точк лираци освещен Hi H

rþ опт ro u

Рых "ческие п РегистО о пяти a MaKcH P m кото пути в „

У скорости ънщ,,ни я определ„, еличи иэ соотноще (соагб7 где совг

У о — максд альная Г а тота сп раничная ч пектра час!

Составитель А.Тимофеев

Редактор Н.Горват Техред ц.дидык Корректор А.Обручар

Заказ 2822/42 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01