Способ коррекции частоты сигнала считывания и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах измерения координат объекта. Целью изобретения является повышение точности способа, а также повышение точности и упрощение устройства за счет использования фазового метода коррекции частоты локационного сигнала. Поставленная цель достигается тем, что формируют зондирующий гармонический электрический сигнал, преобразуют его в гармоническую акустическую волну , формируют эталонную акустическую волну, прерывают зондирующий гармонический электрический сигнал, а эталонную акустическую волну преобразуют в периодический измерительный электрический сигнал, по которому непрерывно формируют акустическую гармоническую волну и последовательность счетных импульсов. Устройство содержит электроакустический излучатель, акустоэлектрический приемник, усилитель , переключатель и умножитель частоты . Использование фазового метода коррекции позволяет не только достичь высокой точности, но и надежно в реализации. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. с (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 06 К 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4261759/24-24 (22) 15.06.87 (46) 15.01.89. Бюл. Ф 2 (71) Институт прикладной физики

АН БССР (72) В.Я.Зенин (53) 772.99(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 739579, кл. G 06 К 11/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М- 525976, кл. G 06 К 11/00, 1975. (54) СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ЧАСТОТЫ СИГНАЛА СЧИТЫВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мо жет быть использовано в устройствах измерения координат объекта. Целью изобретения является повышение точности способа, а также повышение точности и упрощение устройства за счет

„„80„„1451243 А 1 использования фазового метода коррекции частоты локационного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что формируют зондирующий гармонический электрический сигнал, преобразуют его в гармоническую акустическую волну, формируют эталонную акустическую волну, прерывают зондирующий гармонический электрический сигнал, а эталонную акустическую волну преобразуют в периодический измерительный электрический сигнал, по которому непрерывно формируют акустическую гармоническую волну и последовательность счетных импульсов. Устройство содержит электроакустический излучатель, акустоэлектрический приемник, усилитель, переключатель и умножитель частоты. Использование фазового метода коррекции позволяет не только до- С стичь высокой точности, но и надежно в реализации. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1451743

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к методам и средствам измерения координат объекта, основанным на измерении времени распространения акустической волны, например, в воздушной среде.

Целью изобретения является повышение точности способа, а также упро- 1О щение устройства и повышение точности за счет использования фазового метода коррекции.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для осуществления 15 способа (режим эхолокации) на фиг.2— временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

В соответствии с предлагаемым способом коррекции влияния изменений 2р физических параметров звукопроводящей среды на точность считывания координат акустическим методом формируют зондирующий гармонический электрический сигнал U,(t) (фиг.2), преобра-25 зуют его в акустические волны, излучают гармонические акустические волны в первой фиксированной точке до тех. пор, пока они не достигнут второй фиксированной точки или путем 3О прямого прохождения от первой точки до второй (режим однонаправленного излучения), или отразившись от эта" лонного отражателя (режим эхолокации, фиг. 1), преобразуют акустические волны, принятые во второй фиксированной точке, в электрический измерительный сигнал U (Т), непрерывно преобразуют его в акустические гармонические волны, излучаемые в 4О первой фиксированной точке, и последовательность счетных импульсов высокой частоты Е, используемых для время-импульсного преобразования при из мерении координат, формируют путем умножения частоты f„ измерительного сигнала U <(t) в и раз, причем расстояние между первой и второй фиксированными точками в режиме однонаправленного излучения устанавливают I и

pGBHblM М--, а расстояние между эталонным отражателем и фиксированными точками при эхолокации (фиг.1) устанавливают равным пД/2.

Устройство (фиг.1) для осуществления способа содержит последовательно соединенные генератор 1 гармоничес- . кого электрического сигнала, переключатель 2, усилитель 3, электроакустический излучатель 4, акустоэлектрический приемник 5, акустически через отражатель связанный с электроакустическим излучателем 4, а выходом соединенный с другим входом усилителя 3, и умножитель 6 частоты, входом соединенный с выходом усилителя 3, а,выходом — с выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания начинает работать в автоколебательном режиме генератор 1 гармонического электрического сигнала. При включении в некоторый момент времени t переключателя 2 на один из входов усилителя 3 начинает поступать гармонический электрический сигнал U,(t) частоты fM с выхода генератора 1, который преобразуется с помощью усилителя 3 и излучающего электроакустического преобразователя 4 в акустические волны длиной В=с/f, излучаемые в сторону эталонного отражателя. Расстояние между приемно-излучающим модулем (элементы 4 и 5) и эталонным отражателем выбрано равным пР/2. В результате отраженный сигнал, в момент времени t достигающий чувствительной поверхности акустоэлектрического приемника 5 и преобразованный последним в измерительный сигнал Uq(t) на вход усилителя приходит синфазно с сигналом U „(t). В цепи, образованной усилителем 3, электроакустическим из-. лучателем 4 и акустоэлектрическим приемником 5 и замкнутой по акустическому тракту через эталонный отражатель, начинается автоколебательный процесс. Этот процесс обусловлен тем, что цепь охвачена положительной обратной связью с выхода на вход (обеспечено условие баланса фаз), а также тем, что величина обратной связи с помощью усилителя 3 выбрана достаточной для поддержания в схеме изменений напряжений и токов по закону, свойственному этой схеме, сколь угодно длительное время (выполнено условие баланса амплитуд). После захвата частоты Ец, навязанной этой цепи генератором 1, переключатель 2 выключают.

Частота Е„ измерительного сигнала

U,(t) устанавливается равной с/М и постоянно меняется в соответствии с изменениями скорости с распространения акустических волн. Поскольку нала, а ширина полосы пропускания должна отвечать требованию, указанному выше.

Фо рм ула и з о бр е т е н ия

1. Способ коррекции частоты сигнаа ла считывания, основанный на формировании зондирующего электрического сигнала, преобразовании его в акустическую волну, формировании и приеме эталонной акустической волны, фор мировании последовательности счетных импульсов с частотой, пропорциональной скорости звука в используемой звукопроводящей среде, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, зондирующий электрический сигнал формируют гармоническим и преобразуют его в гармоническую акустическую волну до момента приема эталонной акустической волны, после чего прерывают зондирующий электрический сигнал, а принятую эталонную акустическую волну преобразуют в периодический измерительный электрический сигнал, который непрерывно преобразуют в акустическую гармоническую волну и последовательность счетных импульсов, причем последовательность счетных импульсов формируют путем умножения частоты периодического измерительного электрического сигнала, а эталонную акустическую волну формируют на базе, кратной длине волны звука в используемой звукопроводящей среде.

2. Устройство для коррекции частоты сигнала считывания, содержащее акустически связанные электроакустический излучатель и акустоэлектрический приемник и усилитель, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью его упрощения и повышения

t точности э= счет фазового метода коррекции, оно содержит генератор гармонического электрического сигнала, переключатель и умножитель частоты, причем вход электроакустического излучателя соединен с входом умножителя частоты и выходом усилителя, вход которого соединен с выходом переключателя, первый вход которого соединен с выходом генератора гармонического электрического сигнала, а второй подключен к выходу акустоэлектрического приемника, причем усилитель выполнен полосовым. з 145174 длину вспны акустического сигнала не всегда можно выбрать такой, чтобы измерительный сигнал U (t) частотой обеспечивал заданную дискретность отсчета при измерении координат, в уст5 ройстве предусмотрено умножение частоты Ед в и раз с помощью умножителя 6, на выходе которого формируется последовательность V (t) счетных импульсов. Так, при использовании в качестве звукопроводящей среды воздуха из-за большого затухания ультразвуковых колебаний высокой частоты при локации расстояний 0,5-1,0 м излучать частоту более высокую, чем 340 кГц, нецелесообразно. При этом длина акустической волны A =1 мм. Для получения дискретности отсчета в 0,1 мм при работе измерителя координат B режиме однонаправленного излучения частоту

340 кГц необходимо увеличить в 10 раз, а при работе в режиме эхолокации— в 5 раз.

В соответствии с предлагаемым спо- 2S собом эталонный отражатель может на-. ходиться на любом из расстояний

L=nh/2, где п — целое число. Это делает устройство мобильным и пригодным для использования в измерителях д0 координат с различными размерами ра бочей зоны.

Чтобы исключить возможность нарушения условий баланса фаз и баланса амплитуд под воздействием электрических, акустических и иных помех, в устройстве предусмотрено выполнение усилителя полосовым. Ширина полосы пропускания усилителя должна выбираться из расчета возможных изменений 4о скорости распространения акустических волн в рабочем диапазоне изменений физических параметров звукопроводящей среды. Например, температурный коэффициент скорости распространения акустических волн в воздухе равен

0,187 град- . Это значит, что для обеспечения работы устройства в диапазоне +10 С ширина полосы пропускания усилителя должна составлять

2,6 от частоты fu измерительного сигнала.

Такого же эффекта повышения помехоустойчивости можно достичь за счет использования электроакустических преобразователей с выраженными резонансными свойствами. При этом частота резонанса должна совпадать со средней частотой измерительного сиг1451743

Составитель А. Краснов

Редактор А.Лежнина Техред А.Кравчук Корректор JI ° Ïèëèïåíêo

Заказ 7083/49 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ЫТ СССР.

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

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