Устройство для измерения скорости движения объекта

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социвлистичесиин

Республик

«ij 953569 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28. 01.81 (21) 3240764/18-10 (5I)M. Кл.

6 О1 Р 3/36 с присоединением заявки И

3ЪоуаорстеинЫ комнтет

СССР ао делам нзооретеннй и отнрытн11 (23) Приоритет (53) УДК 531 ° .767(088,8) Опубликовано 23 ° 08.82. Бюллетень- JA 31

Дата опубликования описания 25.08. 82 (72) Авторы изобретения

А.К. Дамиенайтис и Д.И, Кирвялис

Вильнюсский ордена Трудового Красного Знаме и ордена Дружбы народов государственный университетим. В. Капсукаса (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА

1 .Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для бесконтактного измерения скорости движения транспортного средства относительно поверхности перемещения.

Известны бесконтактные измерители скорости, в которых перемещение изображения оптических неоднородностей поверхности объекта преобразуется на выходе фотоприемника в частоту пе1О ременного Напряжения, характеризующую скорость (1).

Известные устройства работают только в тех случаях, когда направление перемещения принимает значения 0 о или 180о и не могут быть использованы для измерения скорости при боковом сносе объекта (транспортного средства), так как направление бокового сноса заранее неизвестно. го

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее оптическую систему, матрицу фотопреобразователей, выходы которых

2 соединены с входами усилителя, и час" тотомер (2).

Известное устройство работает только в тех случаях, когда направление перемещения имеет значения 0 или о

180 и не может быть использовано для измерения скорости при боковом сносе объекта.

Цель изобретения - измерение скорости движения при боковом сносе объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее оптическую систему, матрицу фотопреобразователей, выходы которых соединены с входами дифференциального усилителя и частотометр, введены пиковый детектор и амплитудный селектор, при этом выход дифференциального усилителя соединен с входом пикового детектора и входом амплитудного селектора, выходы которых подключены соответст" венно к первому и второму входам частотомера,. а выходы матрицы фотопре3 953569 4 образователей соединены с входами дифференциального усилителя случайным образом..

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного устройства; на 5 фиг. 2 - временные диаграммы работы блоков устройства., Изображение поверхности 1 перемещения проектируется оптической системой 2 на плоскость фотоматрицы 3.

Каждый фотопреобразователь фотоматрицы 3 соединяется случайным образом или с инвертирующим или прямым вхо-, дом дифференциального усилителя 4.

Выход дифференциального усилителя . соединен с входом пикового детектора 5 и входом амплитудного селектора 6. Выход пикового детектора 5 сое динен c nepBtw входом частотомера 7.

Выход амплитудного селектора соединен с вторым входом частотомера 7. устройство работает следующим образом.

Результирующий вектор скорости д5 объекта, например транспортного средства относительно поверхности 1 перемещения V = Ч + V где V4 - составляющая вектора скорости, направление которой параллельно осевой линии транспортного средства; Ч - вектор скоро ;ти бокового сноса транспортного средства. При Ч Ф О, т.е. при боковом сносе, направление результирующего вектора 1 может принимать любое

35 значение. Необходимо, чтобы частота переменного напряжения на выходе дифференциального усилителя 4 при перемещении проекции изображения оптических неоднородностей поверхности 1 на плоскости фотоматрицы 3 не зависела от направления результирующего вектора скорости !, а только от значения его модуля 1Ч (. При случайном соединении выходов фотоматри"

45 цы 3 с инвертирующим и прямым входом дифференциального усилителя 4 чередование напряжения положительной и отрицательной полярности на выходе усилителя 4 не зависит от направле50 ния движения> так как вероятность появления напряжения положительной полярности Р+ равна вероятности появления напряжения отрицательной полярности Р» независимо от направлеИ 1 - 55 ния перемещения, т.е. Р+ = Р

4 где N - число связей фотоматрицы 3 с дифференциальным усилителем 4;

N/2 - число инвертирующих или прямых связей. В результате случайного распределения прямых и инвертирующих связей усилителя 4 с фотоматрицей 3 сигнал на выходе усилителя 4, при

Ч Ф О, имеет случайную амплитудную и фазовую модуляцию. На фиг. 2а показан участок осциллограммы сигнала на выходе дифференциального усилителя 4.

Частота чередования экстремальных значений сигнала на выходе усилителя 4 является величиной, мало зависящей от случайной амплитудной и фазовой модуляции. Как показано на фиг. 2б, пиковый детектор 5 в моменты экстремальных значений сигнала на выходе дифференциального усилителя 4 выдает стандартный импульс.

1Средня частота импульсов на выходе пиковогодетектора5 равна f = " где d - диаметр фотопреобразователей фотоматрицы 3;

К - коэффициент укладки фотопреобразователей 3;

S — площадь светочувствительФ ной поверхности матрицы 3;

ILd

S =N — - общее число фотопреобраф 4 зователей фотоматрицы 3;

S — площадь фотоматрицы 3.

При подсчете числа импульсов на выходе пикового детектора 5, необходимо учитывать случаи, когда, в результате случайной фазовой и амплитудной модуляции, амплитуда сигнала на выходе дифференциального усилителя 4 U ниже по абсолютной величине порога чувствительности пикового де И4 тектора 5. Для этого сигнал с выхода дифференциального усилителя 4 подает ся та к же и на вход а мпл и т удно го селектора 6. На выходе амплитудного селектора 6 возникает импульс напряжения в случаях, когда амплитуда сигнала (U и 1по абсолютной величине выполняет условие Ц < 0 (Up, где О и U - пороговые уровни амплитудного ф селектора 7. Верхний порог 0 приблизительно равен. порогу чувствительности пикового детектора 5, нижний nopar

U подбирается в зависимости от условий контрастности оптических неоднородностей поверхности 1. Как показано на фиг. 2а, в интервале времени t„. амплитуда сигнала на выходе дифференциального усилителя 4 ниже порога U и на выходе пикового детектора 5 отсутствуют импульсы экстремальных значений.

953569 6

7 на следующий цикл подсчета импульсов.

На первый вход частотомера 7 поступают импульсы с выхода пикового детектора 5. Частотомер 7 выполняет подсчет числа импульсов и за некоторый интервал времени Т„ и определяет s среднюю частоту по завйсимости

= )VJ а цифровой индикатор частотомера 7 показывает значение скорости l Ч эа интервал времени. Т„.

При отсутствии импульсов на выходе амплитудного селектора 6 частотомер осуществляет подсчет импульсов на интервал времени Т„. = Т „,„, подбираемый из условий быстродействия устройства °

Второй вход частотомера 7 соеди- 15 нен с выходом амплитудного селектора

6, что позволяет управлять длительностью времени подсчета импульсов на выходе пикового остектора 5. Как показано на фиг. 2в, в момент времени 20 на выходе амплитудного селектора 6 появляется импульс U 6, при этом частотомер 7 прекращает дальнейший подсчет импульсов на выходе детектора 5 и выводит значение скорости V J за 25 время Т„ на цифровой индикатор.. В момент времени t< на выходе пикового детектора 5 возникает очередной импульс, который запускает частотомер

Формула. изобретения

Устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее оптическую систему, матрицу фотопреобразова- телей, выходы: которых соединены с входами дифференциального усилителя, и частотомер, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью возможности измерения скорости движения при боковом скосе объекта, в него введены пиковый детектор и амплитудный селектор, при этом выход дифференциального усилителя соединен с входом пикового детектора и входом амплитудного селектора, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам частотомера, а выходы матрицы фотопреобразователей соединены с входами дифференциального усилителя случайным образом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

М 1.446911, кл. G 1 А, опублик. 1976.

2. Патент ФРГ Н 2450439, кл. G 01 P 3/36, опублик. 1976 (прототип).

953569

Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6269/73 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4:

Составитель Власов.

Редактор А.Козориз. Техред И. Рейвес . Корректор H. Иуска