Двухканальный оптический измеритель скорости

 

Измеритель может быть использован для измерения скорости и длины длинномерной продукции в процессе ее производства, раскроя и учета, а также в качестве бортового измерителя скорости и пройденного расстояния различных транспортных средств (железнодорожного, метро, автомобильного и др.). Измеритель содержит оптический датчик и электронный блок. Оптический датчик включает в себя оптически согласованные излучатель, приемную линзу, два растровых анализатора, два фотоприемника и две идентичные линзы, расположенные после приемной линзы и оптически согласованные с приемной линзой и растровыми анализаторами. Линзы расположены по разные стороны от оптической оси датчика и соответственно на заданном расстоянии от приемной линзы. Обеспечивается высокая точность измерения при вибрациях. 1 ил.

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости и длины длинномерной продукции в процессе ее производства, раскроя и учета, а также в качестве бортового измерителя скорости и пройденного расстояния различных транспортных средств (железнодорожного, метро, автомобильного и др.).

Известны лазерные доплеровские измерители скорости [1], но они имеют недостаточную надежность, сложную конструкцию и высокую стоимость.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является оптический измеритель скорости [2] , состоящий из оптического датчика, который включает в себя оптически согласованные излучатель, приемную линзу, два растровых анализатора, два фотоприемника и электронный блок.

Устройство работает следующим образом: излучение излучателя фокусируется на отражающей поверхности, рассеянное излучение собирается линзой и проецируется на двух растровых анализаторах, прошедшее их излучение преобразуется фотоприемниками в электрические сигналы, которые обрабатываются в электронном блоке.

Однако, практическое применение известного устройства ограничено из-за значительной дополнительной погрешности, возникающей при изменении расстояния между отражающей поверхностью и датчиком.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание устройства, обеспечивающего высокую точность измерения скорости при вибрациях отражающей поверхности или датчика, т.е. при изменении расстояния между ними.

Для этого в предлагаемом устройстве, состоящем из оптического датчика, который содержит оптически согласованные излучатель, приемную линзу, два идентичных растровых анализатора, два фотоприемника, выходы которых связаны с двумя входами электронного блока, дополнительно в датчик вводятся две идентичные фокусирующие линзы, расположенные после приемной линзы и оптически согласованные с приемной линзой и растровыми анализаторами. При этом линзы расположены по разные стороны от оптической оси датчика и соответственно на расстоянии S₁ и S₂ от приемной линзы где f'₁ - фокусное расстояние приемной линзы, f'₂ - фокусное расстояние фокусирующих линз, Δf - дополнительное смещение фокусирующих линз.

В такой оптической схеме значение измеряемой скорости V и частоты выходных сигналов F₁ и F₂ по каждому каналу связаны в общем случае следующим соотношением V = K_v · K(X) · F, или V = K_v · K₁(F₁/F₂) · F₁, где K_v - коэффициент преобразования устройства по скорости,
K(X) - коэффициент преобразования устройства, зависящий от расстояния X между отражающей поверхностью и датчиком и определяемый как K(X) = K₁(F₁/F₂).

Значения K_v и K(X) определяются при градуировке устройства.

Таким образом, дополнительная погрешность от изменения расстояния между отражающей поверхностью и датчиком будет значительно снижена, что обеспечит возможность точной работы при вибрациях отражающей поверхности объекта или датчика и значительно расширит возможность и область применения предлагаемого устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства для измерения скорости.

Устройство содержит оптический датчик 1, состоящий из оптически согласованных излучателя 2, приемной линзы 3, фокусирующих линз 4 и 5, растровых анализаторов 6 и 7, фотоприемников 8 и 9, выходы которых соединены со входами электронного блока 10.

Устройство работает следующим образом: излучение излучателя 2 фокусируется на отражающей поверхности 11. Рассеянное излучение принимается линзой 3 и фокусируется линзами 4 и 5 соответственно на растровых анализаторах 6 и 7, промодулированное излучение попадает на фотоприемники 8 и 9, электрические сигналы с выходов фотоприемников частотой F₁ и F₂ подаются на входы электронного блока 10.

В электронном блоке 10 с учетом определенных при градуировке K_v и K₁(F₁/F₂) определяется значение скорости по формуле (4).

Источники информации:
1. Рекламные проспекты ф. TSI (США) и ф. DANTEC (Дания).

2. Оптический измеритель скорости перемещения объектов. N 43134963, опубл. 27.10.94, кл. G 01 P 3/36, Bell of Andreas.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости, содержащее оптический датчик, который содержит оптически согласованные излучатель, приемную линзу, два растровых анализатора, два фотоприемника, выходы которых связаны с двумя входами электронного блока, отличающееся тем, что в датчик дополнительно вводятся две идентичные линзы, расположенные после приемной линзы и оптически согласованные с приемной линзой и растровыми анализаторами, при этом эти линзы расположены по разные стороны от оптической оси датчика и соответственно на расстоянии S₁ и S₂ от приемной линзы


где f₁' - фокусное расстояние приемной линзы;
f₂' - фокусное расстояние фокусирующих линз;
Δ f - дополнительное смещение фокусирующих линз.

РИСУНКИ

Рисунок 1