Корреляционный измеритель скорости

 

КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ, содержащий два датчика, два формирователя, вькод первого из которых соединен с информационным входом регистра сдвига, два трехвходных блока логического умножения, входы первого из которых соединены с прямыми, выходами второго формирователя , регистра сдвига и одной из предоконечных ячеек регистра, а выходы второго - с инверсными выходами второго формирователя, регистра сдвига и одной из предоконечных ячеек регистра, прямой выход которого соединен с первым блоком логического умножения, выходы этих блоков соединены с выходами двух логических схем ИЛИ, выходы которых подключены к входам интегратора , соединенного с управляющим входом генератора тактовых иьшульсов , выход которого подключен к синхронизирующим входам ячеек регистра сдвига, отличающийся тем, что, с целью повьшения точноети и надежности, каждый формирователь содержит компаратор, интеграСЛ тор и источник опорного напряжения, причем выход компаратора соединен с первым входом интегратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход интегратора соединен с первым входом компаратора , второй вход которого является входом формирователя.

„„SU„„1163271

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(sl) С 01 P 3/80

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOl4Y СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3706320/24-10 (22) 28.02.84 (46) 23.06.85. Бюл. ¹ 23 (72) Д.Г. Матюнин, А.А. Калмыков, А.B. Матюнина и Н.А. Дядьков (71) Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова (53) 53 1.768 (088.8) (56) 1. Патент США № 4 167330, кл . G 01 P 3/66, опублик. 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 890251, кл. С 01. P 3/64, 1981 (пр от о тип) . (54) (57) КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

СКОРОСТИ, содержащий два датчика, два формирователя, выход первого из которых соединен с информационным входом регистра сдвига, два трехвходных блока логического умножения, входы первого» из которых соедине- ны с прямыми. выходами второго формирователя, регистра сдвига и одной из предоконечных ячеек регистра, а выходы второго — с инверсными выхоцами второго формирователя, ре гистра сдвига и одной из редоконечных ячеек регистра, прямой выход которого соецинен с первым блоком логического умножения, выходы этих блоков соединены с выходами двух логических схем ИЛИ, выходы которых подключены к входам интегратора, соединенного с управляющим входом генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к синхронизирующим входам ячеек регистра сдвига, отличающийся тем, что, с целью повышения точнос- ти и надежности, каждый формирователь содержит компаратор, интегратор и источник опорного напряжения, причем выход компаратора соединен с первым входом интегратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход интегратора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является входом формирователя.

1 11632

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения линейной скорости объектов и проходимого ими пути.

Известно устройство для измерения скорости, использующее корреляционный метод измерения скорости 1.1)

Однако в этом устройстве применены два аналого-цифровых преобразователя и два сдвиговых регистра, 1Î что приводит к усложнению аппаратуры.

Наиболее близким к изобретению

1является корреляционный измеритель скорости, содержащий два усилителя- 15 ограничителя входнык сигналов, выход первого из которых соединен с информационным входом регистра сдвига, два трехвходных блока логического умножения, входы первого из которых 20 соединены с прямыми выходами второго усилителя-ограничителя, регистра сдвига и одной из предоконечной ячеек регистра, а входы второго— с инверсными выходами второго уси- 25 лителя-ограничителя, регистра сдвига и одной из предоконечной ячеек регистра, прямой выход которой соединен с первым блоком логического умножения. Выходы блоков логического умножения соединены с входами двух логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены к входам интегратора, соединенного с управляющим входом генератора тактовых импуль35 сов, выход которого подключен к синхронизирующим входам ячеек регистра сдвига. Счетчик импульсов соединен с выходом генератора тактовых импульсов (.23..

Однако в известном устройстве с постоянным порбгом формирования сигнум-сигналов форма дискриминационной характеристики (крутизна и ширина апертуры дискриминатоРа),а соответственно, точность измерения скорости объекта и вероятность срыва слежения, характеризующая надежность измерения скорости, зависят от статистических характеристик информационных сигналов, поступающих на входы усилителей-ограничителей и приводящих к изменению среднего значения сигнум-сигналов на их выходах.

Целью изобретения является повышение точности и надежности .измерения скорости путем формирования сигнум-сигналов с заданной средней скважностью, приводящих к увеличению крутизны и ширины апертуры дискриминационной характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что в корреляционном измерителе скорости, содержащем два датчика, два формирователя сигнум-сигналов, выход первого из которых соединен с информационным входом р егистра сдвига, два трехвходных блока логического умножения, входы первого из которых соединены с прямыми выходами второго формирователя сигнум-сигналов, регистра сдвига и одной из предоконечной ячеек регистра, а входы второго — с инверсными выходами второго формирователя сигнум-сигналов., регистра сдвига и одной из предоконечных ячеек регистра, прямой выхбд которого соединен с первым бло/ ком логического умножения, выходы блоков соединены с выходами двух логических схем ИЛИ, выходы которых подключены к входам интегратора,соединенного с управляющим входом генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к синхронизирующим входам ячеек регистра сдвига, счетчик импульсов соединен с выхо— дом генератора тактовых импульсов, каждый формирователь содержит ком— паратор, интегратор и источник опорного напряжения, причем выкод компарчтора. соединен с первым входом интегратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход интегратора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является входом формир оват еля .

На чертеже приведена функциональная схема предложенного корреля— ционного измерителя скорости.

Устройство содержит компараторы 1 и 2, делители напряжений R< и

R интеграторы 3 и 4, регистр 5

I сдвига., блоки 6 и 7 логического умножения, логические элементы ИЛИ 8 и 9, интегратор 10, управляемый (по частоте) генератор 11 тактовых импульсов, счетчик 12 импульсов.

Каждый блок логического умножения состоит из двух логических элементов И 13 и 14, 15 и 16.

Устройство работает следующим образом.

На входы измерителя поступают информационные сигналы x(t) и

Ф

3 1163271

55

x(t+7) с датчиков (не показаны) с относительным временным сдвигом 1 равным транспортному запаздыванию.

Сигнал x(t) поступает на вход компаратора 1. Опорное напряжение, подаваемое на компаратор, задает уровень сигнум-сигнала на его выходе..С выхода компаратора 1 сигнум-сигнал поступает на вход интегратора 3, собранного по дифференциальной схеме, на второй вход которого подают часть опорного напряжения с делителя R задающего требуемую скважность сигнум-сигналов.

В интеграторе 3 происходит сравнение входных сигналов (среднее значение сигнум-сигнала с опорным) .

При изменении среднего значения сигнум-сигнала (или скважности) появляется сигнал рассогласования, который с выхода интегратора 3 подается на второй вход компаратора 1 и изменяет порог формирования сигнум-сигналов до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю, т.е. пока не установится тре-буемая скважность сигнум-сигналов на выходе компаратора 1.

Аналогично поддерживается заданная скважность во втором канале, собранном на компараторе 2, интеграторе 4 и делителе R .

Сигнум-сигнал с выхода компаратора 1 задерживается регистром 5 сдвига на время, определяемое числом его ячеек и частотой следования тактовых импульсов.

На входы элемента И 13 подаются импульсы с прямых выходов сдвигающего регистра 5 и компаратора 2, а на входы элемента И 15 — импульсы с инверсных выходов тех же элементов схемы. При совпадении соответствующих импульсов во времени на выходе элемента И 13 и 15 появляются импульсные напряжения. Эти напряжения поступают на входы элемента ИЛИ 8 с

его выхода — на первый вход интегратора 10.

На входы элемента И 14 подаются импульсы с прямых выходов одной из предоконечных ячеек регистра 5 сдвига и компаратора 2, а на входы элемента И 16 — импульсы с инверсных выходов тех же элементов схемы.,При: совпадении соответствующих импульсов во времени на выходе элементов И 14

50 и 16 появляются импульсные напряжения. Эти напряжения поступают на входы элемента ИЛИ 9 и с его выхода — на второй вход интегратора 10.

Интегратор 10 выполнен по дифференциальной схеме, т.е. он производит не только усреднение сигналов, поступающих с выходов элементов 8 и

9, но и их вычитание.

С помощью элементов И 13 и 15, ИЛИ (и интегратора 10, а также элементов И 14 и 16, ИЛИ 9 и интегратора 10 формируются значения знаковых корреляционных функций, максимумы которых сдвинуты на время прохождения сигнала между одной из предоконечных и последней ячейками регистра 5.

В установившемся режиме разность напряжений на входах интегратора

10 равна нулю. Если измеряемая величина скорости изменяется, то изменяется и величина временного сдвига между входными сигналами, при этом равновесие следящей системы нарушается.

На выходе интегратора 10, сое— диненного с управляющим входом генератора 11 тактовых импульсов, изменяется напряжение, которое, воздействуя на генератор 11, выход которогс подключен к синхронизирующим входам ячеек регистра 5, вызывает изменение частоты тактовых импульсов, а следовательно, и время задержки сигнала в регистре 5 до тех пор, пока разность сигналов на входах интегратора 8 не будет равна нулю. При этом частота тактовых импульсов пропорциональна величине измеряемой скорости, а суммарное количество импульсов, накопленных счетчиком 12 импульсов, пропорционально пути, пройденному объектом, скорость которого измеряется.

По сравнению с известным предлагаемое устройство повышает точность измерения скорости за счет увеличения крутизны дискриминационной характеристики, повышает надежность измерения скорости за счет уменьшения вероятности срыва слежения.

Из-за нелинейных искажений в приемном тракте и изменения закона распределения информационного сигнала при постоянном пороге формирования сигнум-сигнала вероятности появления информационного сигнала

1163271

Составитель Ю. Мручко

Техред Т.Дубинчак Корректор С. Перни

Редактор A. Сабо

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4100/45

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 выше или ниже установленного порога меняются. Это приводит к тому, что среднее значение сигнум-сигнала не равно нулю, что ухудшает точность и надежность измерения ско— рости, а также приводит к зависимости указанных характеристик от параметров информационного сигнала, т.е. к уменьшению стабильности работы измерителя.

Вследствие датчиков сигналы

a(t) и x(1:+i) могут отличаться как масштабными множителями,так и по форме. Тогда при постоянных порогах формирования сигнум-сигналов длительности положительных и отрицательных значений сигнумсигналов в каналах прямого и задержанного сигналов будут различны, что приведет к декорреляции этих сигналов и увеличит ошибку измерения скорости.

Таким образом, подстраивая пороги ограничения в кажцом из ка10 налов так, чтобы средняя скважность сигнум-сигналов равнялась двум, повышают стабильность работы измерения за счет уменьшения влияния нелинейных искажений в приемном

15 тракте, изменения закона распределения информационного сигнала и неидентичности каналов.