Ультразвуковое устройство для измерения расстояний

 

Союз Советск нх

Соцналнстнчесинх

Республнк

И Е

ИЗОБРЕТЕН Ия (i ii 765767

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (51) lVl. Кл.

3 (22) Заявлено 24.07.78 (21) 2650611/18-09

1Ъсудлротеенный комитет

СССР ао делам изобретений н открытий

G 01 $1508 с присоединением заявки,% (23) Приоритет—

Опубликовано 23.09.80. Бюллетень Рй 35

Дата опубликования описания 23,09.80 (53) УДК 621,396..967 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. С. Неймарк и Д. В. Ямпольский

Особое конструкторское бюро биологической и медицинской кибернетики при Ленинградском электротехническом институте имени В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАССТОЯНИЙ

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в ультразвуковых дальномерах, Известно ультразвуковое устройство для измерения расстояний, содержащее генератор электрических импульсов, подключенный к излучающему электроакустическому преобразователю, последовательно соединенные приемный электроакустический преобразователь, электронный приемный блок, вентиль, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами генератора электрических импульсов и генератора сигналов временной базы, счетчик и индикатор> N эталонных электроакустических преобразователей, расположенных на фиксированных расстояниях от излучающего электроакустического преобразователя, (М вЂ” 1) блоков связи, соединенных с эталонными электроакустическими преобразователями (1).

Однако такое устройство не.обеспечивает в1лсокой. точности измерения.

Цель изобретения — повышение точности из- . мерения.

Для этого в ультразвуковое устройство для измерения расстояний, содержащее генератор электрических импульсов, подключенный к излучающему электроакустическому преобразователю, последовательно соединенные приемный электроакустический преобразователь, электронный приемный блок, вентиль, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами генератора электрических импульсов и генератора сигналов временной базы, счетчик и индикатор, Гч эталонных электроакустических преобразователей, расположенных на фиксированных расстояниях от излучающего электроакустического преобразователя, (N — 1) блоков связи, соединенных с эталонными электроакустическими преобразователями, введены N последовательно соединенных преобразователей время — код и компараторов, (N — 1) сумматоров, N преобразователей цифра — аналог (N-1) интеграторов, выходной сумматор и задатчик, причем эталонные электроакустические преобразователи подключены к первым входам соответствующих преобразователей время — код, вторые входы компараторов соединены с вы765767 ходами задатчика, входы сумматоров попарно подключены к выходам соответствующих компараторов, вторые входы первого и последнего сумматоров соединены с выходами первого и последнего компараторов, первый вход первого преобразователя цифра — аналог соединен с выходом первого компаратора, а первые входы остальных — с выходами соответствующих сумматоров, интеграторы включены между выходами соответствующих преобразовате- lo лей цифра — аналог и соответствующими входами блоков связи, выходы которых подключены к входам выходного сумматора, соответствующий вход которого соединен с выходом первого преобразователя цифра — аналог, а вы- 15 ход — с входом генератора сигналов временной базы, вторые входы преобразователей времякод, преобразователей цифра-аналог и интеграторов подключены к выходу генератора электрических импульсов. 20

На фиг, 1 дана структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие его работу. . Устройство содержит генератор 1 электрических импульсов, излучающий электроакустичес- 25 кий преобразователь 2, приемный электроакустический преобразователь 3, электронный приемный блок 4, вентиль 5, генератор б сигналов временной базы, счетчик 7, индикатор 8, эталонные электроакустические преобразователи 9, Зр блоки 10 связи, преобразователи 11 время — код, компараторы 12, сумматоры 13, цреобразователи 14 цифра — аналог, интеграторы 15, выходной сумматор 16 и эадатчик 17.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает импульсы (см. фиг. 2, а), синхронизирующие работу всего устройства. Очередной из них поступает на излучающий электроакустический преобразователь

2 и в виде ультразвуковой волны излучается в пространство. Одновременно включаются в работу приемный электроакустический преобразователь 3 и преобразователи 11. В этот же момент времени выдается команда на начало преобразования и интегрирования входной информации преобразователями 14 и интеграторами 15, формируются цифровые коды (см. фиг.

2, б, в, r, д), пропорциональные временам распространения ультразвуковой волны от излучающего электроакустического преобразователя 2 до эталонных .электроакустнческих преоб. разователей 9. Время распространения ультразвуковой волны от излучающего электроакустического преобразователя 2 до каждого из электроакустических преобразователей 9 различно в зависимости от скорости распростране- ния ультразвука на данном участке, т.е. от температуры.

4

На компараторах 12 выходные коды сравниваются с постоянными кодами задатщка 17, т.е. с постоянными кодами времени распространения ультразвуковой волны при неизменной, заранее заданной скорости ультразвука. Получаемые на выходах компараторов 12 разности кодов задатчика 17 (см. фиг. 2, е, ж, з, и) алгебраически суммируются на сумматорах 13, причем на первом из сумматоров 13 суммируются выходные коды первого и .второго иэ компараторов 12, на втором — второго и третьего и т.д.

На выходе каждого из сумматоров 13. формируются цифровые коды (см. фиг. 2, л, м, н)

> каждый иэ которых пропорционален градиенту температуры на соответствующем участке пути, l проходимом ультразвуком. Эти коды преобра- зуются в напряжения (см. фиг. 2, о, и, р), которые интегрируются с помощью интеграторов 15.

Полученные напряжения (см. фиг. 2, т, у), коммутируемые блоками 10 связи, суммируются на выходном сумматоре 16 с напряжением (см. фиг. 2, к), пропорциональный исходной скорости ультразвука, которое формируется из сигнала (см. фиг. 2,.е).

Блоки 10 связи подключают к выходному сумматору 16 поочередно выходы. интеграторов

15 в соответствии с достижением ультразвуковой волной каждого эталонного электроакустического нреобразователя 9. Выходной сумматор

16 управляет частотой генератора 6 временной базы. Вентиль 5, открытый импульсом (см. фиг. 2, а) с генератора 1 пропускает сигналы (см. фиг. 2, т) генератора 6 на счетчик 7. После достижения ультразвуковой волной приемного электроакустического преобразователя 3 усиленный электронным приемным блоком 4 сигнал закрывает вентиль 5. Иа счетчике 7 формируется цифровой код, пропорциональный измеряемому расстоянию. Индикатор 8 позволяет зарегистрировать это расстояние.

Предлагаемое устройство позволяет получить на выходе выходного сумматора 16 сигнал (см. фиг. 2, ф), являющийся кусочно-линейной аппроксимацией функции скорости, распространения ультразвука на измеряемом расстоянии.

Изменение по этому закону частоты генератора 6 временной базы 1 есть не что иное, как изменение масштаба преобразования измеряемого времени распространения ультразвуковой волны от излучающего электроакустического преобразователя 2 к приемному электроакустическому преобразователю 3 в цифровой код в соответствии с законом изменения скорости распространения ультразвука на измеряемом расстоянии.

В предложенном устройстве повгяшается точность измерения.

5 76

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для измерения расстояний, содержащее генератор электрических импульсов, подключенный к излучающему электроакустическому преобразователю, последовательно соединенные приемный электроакустический. преобразователь, электронный приемный блок, вентиль, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами генератора электрических импульсов и генератора сигналов, временной базы, счетчик и индикатор, N эталонных электроакустических преобразователей, расположенных на фиксированных уасстояниях от излучающего злектроакустического преобразователя, (N — 1) блоков. связи, соединенных с эталонными электроакустическими преобразователями, о т л и . а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены N последовательно соединенных преобразователей время-код и компараторов (N — 1) сумматоров, N преобразователей цифра-аналог, (N — 1) интеграторов, выходной сумматор и задатчик, причем эталонные электроакустические преобразователи подключены к первым входам

5767 6 соответствующих преобразователей время — код, вторые входы компараторов соединены с выходами задатчика, входы сумматоров попарно подключены к выходам соответствующих компараторов, вторые входы первого и последнего сумматоров соединены с выходами первого и последнего компараторов, первый вход первого преобразователя цифра — аналог соединен,> с выходом первого компаратора, а-первые входы

10 остальных — с выходами соответствующих сумматоров, интеграторы включены между выходами соответствующих преобразователей цифра— аналог и соответствующими входами блоков связи, выходы которых подключены к входам выходного сумматора, соответствующий вход которого соединен с выходом первого преобразо-.. вателя цифра — аналог, а выход — с входом генератора сигналов временной базы, вторые входы преобразователей время-код, преобразовате20 лей цифра — аналог и интеграторов подключены к выходу генератора электрических импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции N 1477534, кл. G 01 В, 1967 (прототип).