Способ измерения скорости движения объекта
Использование: измерительная техника , измерение параметров прямолинейного движения. Сущность изобретения: определяют величину перемещения обьекта, соответствующего изменению выходного сигнала датчика положения с колоколообразной передаточной характеристикой в е раз, формируют тригонометрическую функцию , обратную координатной функции, и дифференцируют ее, а скорость определяют как произведение величины перемещения объекта на производную обратной тригонометрической функции. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 P 3/64.
ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4952298/10 (22) 03.06,91 (46) 30.05.93. Бюл, М 20 (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе и Центральныйй научно-исследовательский институт машиностроения (72) Е.В,Кириевский, А.И.Седых, В.В,Долгих . и С.С.Обыденников (56) Авторское свидетельство СССР
ЬЬ 1068818, кл. G 01 P 3/64, 1984.
Авторское свидетельство СССР
М 1744652, кл. G 01 P 3/64, 1988.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения параметров прямолинейного движения, в частности, скорости объектов, а также определения эаКона изменения скорости объектов по траектории движения с использованием распределенного регистрирующего контура в вйде разнесенных вдоль траектории движения объекта датчиков положения, например, индукционных датчиков с интегратором на выходе, при контроле движения проводников с изменяющимся по величине током.
Цель изобретения — упрощение и повышение информативности путем определения мгновенных значений скорости на участке траектории.
Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения скорости движения объекта, заключающимся в измерении сиг„„5U „„1818588 А1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ
ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Использование: измерительная техника, измерение параметров прямолинейного движения. Сущность изобретения." определяют величину перемещения обьекта, соответствующего "изменению выходного сигнала датчика положения с колоколообразной передаточной характеристикой в е раз, формируют тригонометрическую функцию,обратную координатной функции, и дифференцируют ее, а скорость определяют как произведение величины перемещения объекта на производную обратной тригонометрической функции. 2 ил. налов датчиков положения с колоколообразной передаточной характеристикой установленных вдоль траектории движения, определении координатной функции R, определяют величину Se перемещения объекта, соответствующего изменению выходного сигнала датчика положения в е раз, формируют обратную тригонометрическую функцию F от координатной функции
Я, дифференцируют ее, а скорость ч определяют как
dF ч=Яе
На фиг.1 показаны графики выходных сигналов 01(Х), Ог(Х) двух датчиков Д1, Д2, расположенных вдоль траектории движения на расстоянии S друг от друга симметрично относительно выбранного начала системы координат "0 — Х", графики разностного 01(Х}-Uz(X) и суммарного Ui(X)+Uz(X) сигналов датчиков Д1 и Д2, а также график
1818588
Учитывая что т пх=
V S
V 9 (6) отношения последних в виде координатной функции:
FQU 1(Х)-U2(X))/(01PQ+U2(X))
Каждая ветвь передаточных характеристик датчиков положения обьекта, реагирующих на поле, создаваемое им, может быть описана экспоненциальной функцией. Таким образом, выходные сигналы пары дат. чиков, установленных вдоль траектории движения объекта при его нахождении меж, ду датчиками, могут быть описаны выражениями:
01(Х)-Uo х ехрХ
Uz(X)=Uo х ехр/-X/, где U< — выходной сигнал датчиков при нахождении обьекта в начале системы координат, Х-S(X)/Se — относительная координата положения объекта;
S(X) — текущее значение расстояния обьекта от начала координат;
Я, — интервал траектории, на границах которого сигнал датчика отличается в "е" раз.
В соответствии с этим координатная функция будет равна:, из (1) получаем, что,координатная функция F аналитически описывается функцией гиперболического тангенса
F-thx (2)
Разрешая уравнение (2) относительно координаты Х, получаем
X ArcthF (3) . Скорость движения объекта ч может быть определена как производная расстояния S(X) по времени t, т,е.:
V-dS(X)/dt (4)
Учитывая, что S(X)-SexX, получаем иэ (4)
V-Se x d Х/dt (5)
Продифференцировав относительную координату Х из выражения (3) и подставив результат в(5), окончательно получим
Точность способа. как следует иэ формулы (6), определяется методической погрешностью аппроксимации координатной функции F функцией гиперболического тангенса ФХ. Математическое моделирование процесса измерения скорости движения обьекта на примере проводника с током tio казала, что погрешность такой аппроксимации составляет не более 17ь, что
16 обеспечивает высокую точность определения скорости движения обьекта.
Таким образом, непрерывно измеряя сигналы пары датчиков положения обьекта. находящегося между ними, и выполняя об15 работку сигналов датчиков в соответствии с формулой (6), получаем мгновенные значения скорости как непрерывную функцию, соответствующую закону изменения скорости движения обьекта.
На фиг.2 в качестве примера показана схема реализации предлагаемого способа измерения скорости на одном участке траектории, ограниченном двумя датчиками положения. Устройство содержит датчики
25 положения (Д) 1 и 2. подключенные через управляемые ключи (К) 3 и 4 к входам суммирующего (СУ) 5 и вычитающего (BY) 6 устройств. Управляющие входы ключей 3, 4 . подключены к выходу порогового элемента
3О (ПЭ) 7, входы которого подключены к выходам датчиков 1, 2. Выходы СУ 5 и BY 6 подключены к входам делительного устройства (ДУ) 8, выход которого соединен с входами устройства дифференцирования (Диф)
35 9 и блока нелинейности (БН) 10. Выходы
Диф 9 и БН 10 соединены с входами устройства умножения (УУ) 11, выход которого соединен с выходом всего устройства для измерения скорости. При попадании движу"О щегося обьекта в створ траектории между двумя датчиками 1 и 2, а точнее, при г1одходе объекта к датчику 1, устройство запускается для измерения скорости путем воздействия на управляемые ключи 3, 4 сигнала с выхода
45 сработавшего ПЗ 7 (последний срабатывает при нарастании сигнала Д1 до максимума).
В результате этого управляемые ключи 3, 4 включаются, и выходы обоих датчиков 1 и 2 подключаются к схеме измерения. В СУ 5
5О вырабатывается суммарный сигнал (0 +0г)
0Т датчиков 1 и 2, а в BY 6 — их разностный сигнал (01-06). На выходе ДУ 8 появится сигнал отношения разностного и суммарного сигналов, представляющий собой координатную функцию
Р=(0 1(Х)-02(X))/(0 1(Х)+02(Х))
Блок Диф 9 осуществляет дифференцирование по времени координатной функции и непрерывно выдает сигнал, пропорциональный dF/dt, Кроме того сигнал F, посту1S185B8 6
naca на БН 10, в котором формируется сигнал, ™ропорционвльный величине 1/(1-F ),:
2 поступающий нв вход УУ 11. На другой вход
УУ 11 с выхода Диф 9 поступает сигнал. пропорционвльный dF/dt. Устанавли- 5 вэя масштабный коэффициент УУ 11. равный Se. получаем на выходе УУ сигнал
Se х (dF/dt)/(1-F ) пропорциональный теку. щему значению скорости ч движения объекта. 10
Формула изобретения
Способ измерения скорости движения обьекта, заключающийся в измерении сиг нэлов датчиков положения с колоколообе, I разной передаточной характеристикой. ус; твновленных вдоль траектории движения, определении координатной функции й. о тлича ющийся тем,что.сцельюупрощения и повышения информативности путем определения мгновенных значений скорости нв участке траектории. определяют величину S» перемещения объекта, соответствующего изменению выходного, сигнала датчика положения в е раз. формируют обратную тригонометрическуЬ функцию F от координатной функции R. дифференцируют ее. ° скорость v определяют ea vS» dF/dt.
1818588 х а о
8 ъ- и d о х х а
Составитель Е.Никитин
Редактор Л.Волкова Техред М.Моргентал Корректор И.Муска
Заказ 1936 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород ул.Гагарина 101
