Устройство для счета движущихся объектов

 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, в частности к электрическим счетно-регистрирующим устройствам, и может быть использовано с преимуществом в водных и полупроводящих средах для контроля движущихся объектов живой ri неживой природы. Цель изобретения - повьшение точности и чувствительности устройства. Устройство содержит генератор синусоидального напряжения, формирователь импульсов, преобразователь напряжения в ток, делитель частоты, коммутаторы, датчики, усилитель и детектор полярности, на выходе которого формируются импульсы положительной и отрицательной полярностей , которые через соответствующие коьо1утаторы поступают на интегратор , на выходе которого образуется разностный сигнал,- который через дифференцирующий элемент поступает на регистратор. При последовательном прохождении электропроводящим объектом плоскопараллельных полей между парами электродов первого и второго датчиков на выходе детектора полярности формируются сигналы об объекте . 2 ил. (Л ел to

союз советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИК (l% (В

А1

1д) 4 С 06 М 3/08

Ф

1 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ СССР

Ilo делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3814784/24-24 (22) 19.11.84 (46) 15.05.86. Бюл. М 18 (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. В.И.Ленина (72) А.И.Бондарчук, А.А.Алымова, Н.Б.Киреев, В.А.Костюхин, А.И.Беэлюдов и Е.Я.Лукашнк (53) 621.374.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1040498, кл. С 06 М 11/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1012292, кл. G 06 М 11/02, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ДВИЖУЩИХСЯ

ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, в частности к электрическим счетно-регистрирующим устройствам, и может быть использовано с преимуществом в водных и полупроводящих средах для контроля движущихся объектов живой и неживой природы. Цель изобретения — повышение точности и чувствительности устройства. Устройство содержит генератор синусоидального напряжения, формирователь импульсов, преобразователь напряжения в ток, делитель частоты, коммутаторы, датчики, усилитель и детектор полярности, на выходе которого формируются импульсы положительной и отрицательной полярностей, которые через соответствующие коммутаторы поступают на интегратор, на выходе которого образуется разностный сигнал; который через дифференцирующий элемент поступает на регистратор. При последовательном прохождении электропроводящим объектом плоскопараллельных полей между парами электродов первого и второго датчиков на выходе детектора полярности формируются сигналы об объекте. 2 ил.

1231522

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, основанным на использовании свойств физических полей, в частности к электрическим счетно-регистрирующим устройствам, устройствам отбраковки по физическим признакам и направлению движения, и может быть использовано с преимуществом в водных и полупроводящих средах для контроля движущихся объектов живой и неживой природы.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схеМа устройства для учета движущихся объектов; на фиг. 2 — диаграммы напряжений, Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, формирователь 2 прямоугольных импульсов, операционный усилитель 3, делитель

4 частоты, первый коммутатор 5, датчики 6, второй коммутатор 7, третий коммутатор 8, датчики 9, четвертый коммутатор 10, усилитель 11, детектор 12 полярности, электронный коммутатор 13, электронний коммутатор 14, интегратор 15, компаратор 16, дифференцирующий элемент 17, регистратор 18.

Устройство содержит электроды первого и второго датчиков Ь и 9, выполненные в виде проводящих стержней, могут быть одинаковой длины и сгпуппированы bio парам. В каждой паре электроды параллельны между собой так, что при подаче на них напряже ния между ними образуется плоскопараллельное поле. Взаимное пространственное положение электродов можно представить следующим образом.

Если в вершинах плоского прямоугольного .четырехугольника восстановить перпендикуляры к плоскости, то перпендикулярам соответствует расположение двух пар протяженных электродов в пространстве. Примем меньшей стороне прямоугольника соответствует расстояние между парами электродов, которое выбирается из условия менее двадцатой части длины объекта.

Большая сторона прямоугольника определяет расстояние между электродами в каждой из пар. Это расстояние выбирается, с одной стороны, чтобы между электродами в каждой паре прошел объект, с другой стороны, чтобы вы полнялось условие образования квази5

f5

55 статического плоскопараллельного поля между электродами в каждой паре при подаче на них переменного напряжения, расстояние между электродами в каждой паре должно быть значительно меньше длины волны сигнала.

Делитель 4 частоты формирует сигналы управления коммутаторами 5, 7„

8, 10, 13, 14 для попеременной работы датчиков б, 9 и соответствующей коммутации выходов детектора 12. Коэффициент деления четный, минимальный коэффициент деления равен 2, максимальный коэффициент делен: я ограничивается временем нахождения объекта в зоне контроля и для объектов, проходящих зону контроля более, чем за 0,01 с, при частоте генератора 1 синусоидального напряжения 1-10 кГц оптимальный коэффициент деления частоты равен 4. Выходы делителя 4 частоты инверсны относительно друг друга. В качестве делителя 4 частоты можно использовать Э -триггеры, любые комбинированные триггеры, например К155ТМ2, К134ТМ2 и т. д.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 синусоидального напряжения вырабатывает монохромное сину-, соидальное напряжение с частотой от

1 до 10 кГц (фиг. 2а), причем синусоидальный сигнал, поступающий в измерительную цепь, проходит через операционный усилитель 3, который обеспечивает стабильныи ток датчиков при изменении нагрузки — сопротивления между электродами при прохождении объектом зоны контроля, кроме того, он поступает на вход формирователя 2 прямоугольных импульсов, в котором синусоидальный сигнал преобразустся в импульсы прямоугольной формы (фиг. 2h) той же частоты, которые затем поступают на делитель 4 частоты с коэффигиентом ;деления 4.

На выходах делителя 4 частоты формируются взаимоинверсные импульсы управления коммутаторами 5, 7, 8, 10, 13 и 14 (фиг ° 2Ь, z ), обеспечивающие поочередное срабатывание датчиков

6 и 9. Так, при поступлении с соответствующего выхода делителя 4 частоты управляющего импульса определенной полярности, например положительной (зависит от типа электронного коммутатора), на электронные коммутаторы 5, 7, 14 они замкнутся и в

1231522 измерительную цепь включатся датчики 6, датчики 9, наоборот, в этот момент будут отключены, так как с другого выхода делителя 4 частоты на управляющие входы электронных коммутаторов 8, 10, 13 поступит отрицательный перепад напряжения и они разомкнут цепь. Как только сигналы на выходе делителя 4 частоты изменятся на противоположные, произойдет обратный процесс: замкнутся электронные коммутаторы 8, 10, 13 и в измерительную цепь включатся датчики

9, а датчики 6 будут отключены. Попеременная работа датчиков 6, 9 по- 15 ясняется эпюрами (фиг. 2 ч, ). При этом электродная система из двух пар электродов образует плоскую электрическую штору из двух параллельно и близко расположенных плоскопараллель- 20 ных полей с временным разделением.

Датчики 6, 9 являются низкоомной нагрузкой операционного усилителя 3.

Сопротивление между электродами датчиков 6, 9 в воде составляет 100 — 25

10000 Ом, сопротивление замкнутых электронных коммутаторов 5, 7 или

8, 10 составит 50-200 Ом. Сигнал на входе усилителя 11 с зоной нечувствительности представляет собой синусои- 3р дальное напряжение, амплитуда которого зависит от сопротивления участка среды между электродами датчиков

6, 9 и не изменяется при отсутствии объекта (фиг. 2х). При наличии подвижного объекта амплитуда входного сигнала модулируется по амплитуде, причем глубина модуляции зависит от того, насколько изменяется при внесении объекта межэлектродное сопро- Гб тивление датчиков и составляет десятые, сотые и даже тысячные доли процента. Усилитель 11 с зоной нечувствительности ограничивает неннформативную часть синусоидального сигнала, усиливая напряжения, амплитуда которых выше определенного порога

U„, (фиг. 2 4 расширяя тем самым динамический диапазон изменения полезного сигнала, а также увеличивая чувствительность устройства гри прохождении мелких .объектов. С выхода усилителя 11 с зоной нечувствителг--ности сигнал (фиг. 2y) поступает на вход детектора 12, на одном выходе которого преобразуется в импульсы положительной полярности (фиг. 2и), а на другом — в импульсы отрицательной полярности (фиг. 2к); Через электронные коммутаторы !3, 14 оба выхода двухполупериодного детектора соединяются с входом интегратора 15, причем в момент времени работы электродов датчика 6 замкнут электронный коммутатор 14 и на вход интегратора

15 поступают импульсы, например, положительной полярности (фиг. 2 л), в момент работы электродов датчика

9 замкнут электронный коммутатор 13. и на вход интегратора 15 поступают импульсы противоположной полярности.

При отсутствии подвижного объекта в зоне контроля амплитуда этих импульсов одинакова, усредненное напряжение на выходе интегратора равно нулю, а порог срабатывания коммутатора 16 устанавливается выше фона флюктуации выходного напряжения интегратора,16 так, чтобы регистратор 18 не фиксировал сигнал счета.

При последовательном прохождении, например, электропроводящим объектом плоскопараллельных полей между парами электродов первого и второго датчиков 6 и 9 (направление показано стрелкой) на выходах двухполупериодного детектора (2 формируются сигналы об объекте. Оба сигнала после преобразования в интеграторе 15 образуют разностный сигнал. Разностный сигнал поступает на дифференцирующий элемент 1?. Импульс счет» формируется дифференцирующим элементом 17 °

Полярность импульсов счета согласована с порядком прохождения объектом пар электродов, например при прохождении объекта от второй пары электродов (датчика 9) к первой (датчику

6) вырабатывается отрицательный импульс счета. Аналогично можно показать, что при прохождении объекта в обратном направлении по отношению к рассмотренному сформируется положительный по знаку импульс счета.

Если направление движения объекта зафиксировано, например, по направлению стрелки, показанной на фиг. 1, принимает другую природу по электропроводимости объект, наггример диэлектрик, то на выходе формируется положительный импульс счета. Понятие проводящих и диэлектрических объектов формируется относительно среды, в которой осуществляется численный контроль.

1231522

Таким образом, полагая, что объект металлический и движется по заданному направлению, а регистратор 18 работает по счету, например, отрицательных импульсов, он не будет считать инородные объекты, например диэлектрические, движущиеся вместе с металлическими объектами, а также не учитийать металлические объекты, проходящие в обратном направлении, так как этим случаям будут соответствовать положительные импульсы счета.

При удалении объекта от пар электродов происходит быстрое уменьшение сигнала об объекте, т.е. эона контроля ограничивается объемом между четырьмя электродами, что делает систему нечувствительной к внешним окружающим движущимся объектам.

Формула изобретения

Устройство для счета движущихся объектов, содержащее датчики, операционный усилитель, усилитель, ком,паратор, выход которого через дифференцирующий элемент подключен к регистратору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности устройства, в него введены генератор синусоидального напряжения, формирователь импульсов, делитель частоты, коммутаторы и детектор полярности, выход генератора синусоидальных напряжений подключен к входу операционного усилителя и к входу формирователя импульсов, 10 выход которого соединен с входоМ делителя частоты, первый выход которого подключен к первым входам первого, второго и третьего коммутаторов, второй выход делителя частоты сое1 динен с первыми входами четвертого," пятого и шестого коммутаторов, выход операционного усилителя подключен к входам первого и шестого ком" мутатора и к входу усилителя, выход

2б которого соединен с входом детектора полярности, выходы которого соединены с входами третьего и пятого коммутаторов, выходы которого подключены к входу интегратора, выход

25 которого соединен с входом компаратора, входы первого и второго датчиков подключены к выходам соответственно первого и шестого коммутаторов, выходы датчиков соединены с входами щ соответственно второго и четвертого коммутаторов.

ШПИ!ИИПИИИИИШ1!!И!ШИ!!!В1! ИШ1

Е23Е522

Составитель М Ваганова

Техред Л.Олейник Корректор М.Пожо

Редактор М.Келемеш

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2653/53

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4