Устройство для измерения скорости и длины объекта

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в металлургии, целлюлозно-бумажной, кабельной и других отраслях промышленности. Лазерное излучение формирует на поверхности движущегося объекта измерительную область. Рассеянное излучение с помощью приемной оптической системы поступает в фотоприемник, с выхода которого счетчик поступает в блок обработки, выход которого подключен к блоку вычисления и регистрации скорости и к счетному входу вычислителя длины объекта, к стробирующему входу которого подключен вход оптико-электронного формирователя строб-сигнала, формирующего импульсы в момент движения объекта. Блок обработки сигнала содержит фильтр, выход которого подключен к первому входу детектора частотного рассогласования, выход которого через масштабный усилитель подключен к управляемому генератору, выход которого, являющийся выходом обработки счетчика, через делитель частоты подключен к второму входу детектора частотного рассогласования. Коэффициент передачи делителя частоты установлен обратно пропорциональным коэффициенту усиления усилителя. Цель изобретения - повышение точности измерения при расширении диапазона измеряемой длины объекта в сторону его нижнего предела. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 P 3/36 с. лiыи I.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 43927 7 1/24-1 0

1 (22) l6.03,88 (46) 30.11.90. Бюл. N - 44 (71) Институт теплофизики СО АН СССР (72) Ю.Н, Дубнищев и В.Г. Меледин (53) 531.776(088.8) (56) Короткевич В.П., Соболев В,С., Дубнищев Ю,Н. Лазерная интерферометрия, Новосибирск.: Наука, 1983, с, 43.

Артамонов В,Ф., Белоусов П,Я,, Дубнищев Ю,Н. и др, Лазерный измеритель скорости горячего проката, Сталь, У 8, 1986, с, 65-68, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

И ДЛИНЫ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в металлургии, целлюлозно-бумажной, кабельной и других отраслях промышленности. Лазерное излучение формирует на поверхности движущегося объекта измерительную область, Рассеянное излучение с помощью приемной оптической системы поступает в

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения и длины светорассеивающего объекта.

Цель изобретения — повышение точности измерений при расширении диапазона измеряемой длины объекта.

На чертеже представлена схема устройства.

ÄÄSUÄÄ 1610438 А 1

2 фотоприемник, с выхода которого поступает в блок обработки, выход которого подключен к блоку вычисления и регистрации скорости и к счетному входу вычислителя длины объекта, к стробирующему входу которого подключен вход оптико-электронного формирователя строб-сигнала, формирующего импульсы в момент движения объекта, Блок обработки сигнала содержит, фильтр, выход которого подключен к первому входу детектора частотного рассогласования, выход которого через масштабный усилитель подключен к управляемому генератору, выход которого являющийся выходом блока обработ- Ф

З ки счетчика, через делитель частоты подключен к второму входу детектора частотного рассогласования, Коэффициент передачи делителя частоты установлен обратно пропорциональным коэффициенту усиления усилителя, Цель изобретения — повышение точности измерений ра при расширении диапазона измеряемой ф длины объекта в сторону его нижнего предела. 1 ил, 4Р

Устройство содержит лазер 1, оптическую формирующую систему 2, приемную Ьптическую систему 3, фотоприемник 4, частотный фильтр 5, блок обра- Ь ботки сигнала, содержащий детектор 6 частотного рассогласования, генератор

7, управляемый напряжением (ГУН), блок вычисления и регистрации скорости, содержащий, например, частотноаналоговый преобразователь 8, цифро1610438 вой частотомер 9, блок вычисления длины, например стробируемый счетчик

10, формирователь 11 стробирующего сигнала, B устройство введен также делитель 12 частоты, Выход делителя частоты подключен к второму входу детектора частотного рассогласования, а выход формирователя стробирующего сигнала — к входу стробирования счетчика 10. Между выходом детектора частотного рассогласования и входом генератора, управляемого напряжением, включен масштабный усилитель 13 с коэффициентом усиления, обратным коэффици-. енту преобразования частоты ГУНа делителем частоты.

Устройство работает следующим образом, Излучение лазера 1 проходит через 20 оптическую формирующую систему 2 и образует на исследуемом объекте зондирующее оптическое поле с известным периодом узкополосной пространственно-частотной структуры, Рассеянный 25 свет собирается приемной оптической системой 3 и попадает на фотоприемник

4,где преобразуется в электрический сигнал. После подавления аддитивных шумов фильтром 5 сигнал подается на первый вход детектора 6 частотного рассогласования, с выхода детектора через масштабный усилитель — на вход

ГУНа 7, с выхода которого сигнал поступает на входы частотно-аналогового 35 преобразователя 8, цифровбго частотомера 9; стробируемого счетчика 10 и делителя 12, В случае, если частоты сигналов на двух входах детектора частотного рассогласования отличаются, на его выходе появляется сигнал, изменяющий частоту ГУНа до достижения равенства частот на входах, Частота ГУНа поступает на частотно-аналоговый преобразователь, который формирует аналоговый сигнал, пропорциональный скорости движения объекта. Цифровой частотомер измеряет частоту ГУНа с заданным коэффициентом пересчета, пропорциональным Л, .и вырабатывает цифровой код, соответствующий средней скорости объекта, Стробируемый счетчик интегрирует с коэффициентом пропорциональности 1/ Л,частоту ГУНа, которая про55 порциональна скорости объекта (CV)) .

Формирователь стробирующего сигнала вырабатывает сигнал, соответствующий началу и концу отсчета длины поверхности движущегося объекта.

Пусть делитель частоты умножает частоту ГУНа на коэффициент 1/N. Тогда, для сигнала на выходе детектора разностной частоты имеют

QŠ= f — — — = (Nf — f ) ---. (1)

f t. 1 с м с г °

Петля обратной связи подстраивает частоту ГУНа к величине Nfl, следовательно, на 1 период частоты входного сигнала будет приходиться N периодов сигнала с выхода ГУНа. Соотношения, ограничивающие нижний предел измеряемой с заданной относительной погрешностью С. длины Ь, принимают вид

aV> 2

c E

1 1 г 1 (2) (3) Рс 1

ЙЕ, N

Преобразовав (1) с учетом (3) и (4), получают соотношение (4) Б у - LhhUH E = 1 ° (5)

Иг 2

Задавая три параметра из четырех (-=- E) четвертый можно г

hf 9 "И 11t Э

-C определить из соотношения (5), Введение делителя частоты ГУНа изменяет коэффициент передачи по ошибке в петле обратной связи и приводит к изменению быстродействия (полосы пропускания) измерительной системы.

Так, деление частоты ГУНа в N pas где $ =й / (V) — масштабный калибровочный коэффициент измерителя, Например, для " = 43120 Гц/м/с, Q =- 0,2Х, N = 100, L мин = 0 057 м, Таким образом, минимальная измеряемая длина при заданной относительной погрешности и прочих равных условиях для предлагаемого устройства оказывается в N раз меньшая, в прототипе, Изменение частоты ГУНа в N раз при фиксированном диапазоне ЙЕ „ изменяет динамический диапазон измеряемых частот сигнала М в 1/N раз

1610438 приводит к уменьшению коэффициента передачи по ошибке и уменьшению быст"

1 родействия в N раз, Для компенсации этих эффектов между выходом детектора частотного рассогласования и входом ГУН введено пропорциональное звено (масштабный усилитель) с коэффициентом передачи, обратным коэффициенту преобразования частоты ГУНа. В 10 случае деления частоты ГУНа на N, коэффициент усиления выбирается равным N, При этом выходной сигнал детектора частотного рассогласования приводится к величине 15 (с г) Н Н с г (6)

Таким образом, введение пропорционального преобразователя (делителя) частоты ГУНа и соответствующего масштабного усилителя в петле обратной связи позволяет выбирать необходимый динамический диапазон длин и скоростей, измеряемых с заданными погрешностью и быстродействием.

Формула изобретения Устройство для измерения скорости и длины объекта, содержащее лазер, М оптически согласованную с ним оптическую формирующую систему, приемную оптическую систему и фотоприемник, выход .которого подключен к блоку обработки сигнала, состоящему из фильтра, подключенного к первому входу детектора частотного рассогласования, управляемого генератора, выход которого, являющийся выходом блока обработки сигнала, подключен к блоку вычисления и регистрации скорости и к счетному входу блока вычисления длины объекта, к стробирующему входу которого подключен оптико-электронный формирователь строб-сигнала, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений при расширении диапазона измеряемой длины объекта, введены делитель частоты и усилитель с коэффициентом усиления, обратно пропорциональным коэффициенту передачи делителя частоты, при этом усилитель включен между выходом детектора частотного рассогласования и входом управляемого генератора, а делитель частоты подключен между выходом управляемого генератора и вторым входом детектора частотного рассогласования.

1610438

И (v) Составитель А. Тимофеев

Техред JI.Ñåðäþêîâà КорректорС. Ыевкун

Редактор И. Касарда,Заказ 3737 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101