DE19644122C1

DE19644122C1 - Speed measuring apparatus especially for measuring speed of moving patient beds in medicine technology

Info

Publication number: DE19644122C1
Application number: DE1996144122
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl Ing Sembritzki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2016-10-24

Abstract

The device measures the speed of a moving system. At least one ultrasound transmitter (2) is provided on the system (1). This transmits several ultrasound waves. At least one of these is directly incident on an ultrasound detector (7) and the others are incident on a further ultrasound detector (6) after reflection at an edge (20) of the system (1). The device also includes a computing member (12). This calculates the speed of the system from the respective propagation times of the different ultrasound waves.

Description

In der Medizintechnik werden Patientenliegen verwendet, die verschiebbar, insbesondere längsverschiebbar, sind (DE 195 08 715 A1). Dabei werden Vorrichtungen zur Messung der Liegengeschwindigkeit vorgesehen. Hierzu können mechanische Positionssensoren verwendet werden. Diese sind jedoch anfäl lig gegenüber mechanischen Ungenauigkeiten.In medical technology, patient couches are used that are displaceable, in particular longitudinally displaceable (DE 195 08 715 A1). Devices for measuring the Bed speed provided. Mechanical Position sensors are used. However, these are susceptible Lig against mechanical inaccuracies.

In der Zeitschrift "Messen Steuern Regeln", 1988, Heft 5, Seiten 194-204, ist eine Meßvorrichtung für die Durchflußmes sung in Rohren gezeigt, bei der am Rohr ein Ultraschallsender und mehrere Ultraschallempfänger angeordnet sind, wobei aus den Ausgangssignalen der Ultraschallempfänger, die von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Rohr abhängen, dessen Geschwindigkeit bestimmt wird. Diese Vorrichtung ist nur zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit, nicht jedoch zur Mes sung der Geschwindigkeit eines mechanisch bewegten Systems anwendbar. Schließlich ist in FR 1 081 999 beschrieben, daß die Geschwindigkeit eines Schiffes oder Flugzeuges dadurch gemessen werden kann, daß elektromagnetische Wellen von einem Sender des bewegten Objekts direkt und über das dieses Objekt umgebende Medium zu einem Empfänger auf dem Objekt übertragen werden. Diese Vorrichtung eignet sich nur für größere Objekte in bestimmten Medien, nicht jedoch z. B. zur Messung der Ge schwindigkeit einer plattenförmigen Liege.In the magazine "Measure Tax Rules", 1988, Issue 5, Pages 194-204, is a measuring device for the flow measuring solution shown in tubes with an ultrasonic transmitter on the tube and several ultrasound receivers are arranged, whereby from the output signals of the ultrasound receiver, which are from the Depending on the flow rate of the medium in the pipe, the Speed is determined. This device is only for Flow velocity measurement, but not for measurement solution of the speed of a mechanically moving system applicable. Finally, FR 1 081 999 describes that the speed of a ship or plane thereby can be measured that electromagnetic waves from a Transmitter of the moving object directly and via this object surrounding medium is transmitted to a recipient on the object will. This device is only suitable for larger objects in certain media, but not e.g. B. for measuring the Ge speed of a plate-shaped couch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung so auszubilden, daß sie bei einer mechanisch bewegten Komponente bei einfachem Aufbau genaue Meßwerte erzeugt.The invention has for its object a device to train for speed measurement so that they at a mechanically moving component with simple construction accurate Measured values generated.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt eine berührungslose Geschwindigkeitsmessung. Sie ist aufgrund der Ultraschallmessung universell zur Messung von absoluten Geschwindigkeiten bewegter Systeme einsetzbar. Eine Kalibrierung zur Korrektur der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallwellen, insbesondere in Hinblick auf den Luftdruck, die Temperatur, die Luftfeuchte ist nicht notwendig.According to the invention, this object is achieved by the features of the claim. In the device according to the invention there is a non-contact speed measurement. she is due to the ultrasonic measurement universal for the measurement of absolute speeds of moving systems can be used. A Calibration to correct the speed of propagation of sound waves, especially with regard to air pressure, the temperature, the humidity is not necessary.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei gen:The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. It shows gene:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bewegten Teiles zur Erläuterung des Erfindungsgedankens und Fig. 1 is a schematic representation of a moving part to explain the inventive concept and

Fig. 2 eine Blockdarstellung zur Erläuterung der Funktion der Fig. 1. FIG. 2 shows a block diagram to explain the function of FIG. 1.

In der Fig. 1 ist ein bewegtes System 1 dargestellt, das zum Beispiel an einer längsverschiebbaren Patientenliege ange bracht sein kann und das eine Stufe 20 aufweist. Am System 1 ist ein Ultraschallsender 2 angebracht, der Schallwellen in Richtung der Pfeile 3, 4 aussendet, wobei die Schallwelle gemäß dem Pfeil 4 an der Stufe 20 in Richtung des Pfeiles 5 reflektiert und von einem Empfänger 6 empfangen wird. Die Schallwelle in Richtung des Pfeiles 3 wird von einem Empfän ger 7 empfangen.In Fig. 1, a moving system 1 is shown, which may for example be brought to a longitudinally displaceable patient couch and which has a step 20 . An ultrasound transmitter 2 is attached to the system 1 , which emits sound waves in the direction of the arrows 3 , 4 , the sound wave being reflected according to the arrow 4 at the step 20 in the direction of the arrow 5 and being received by a receiver 6 . The sound wave in the direction of arrow 3 is received by a receiver 7 .

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit v₀ von Schallwellen ist na hezu konstant. Bewegt sich das die Schallwellen einschlie ßende System 1, so entsteht eine Überlagerung zweier Bewegun gen. Werden zwei Schallwellen von der Position 0 in Richtung v bewegt, so läuft eine Welle (Pfeil 3) im Zeitintervall ΔT1 von 0 bis D und die andere Welle (Pfeile 4, 5) im Zeitinter vall ΔT2 von 0 bis D/2 und zurück zu 0. Ist das System 1 in Ruhe, so sind die beiden Zeiten ΔT1 und ΔT2 gleich. Bewegt sich das System 1 mit der Geschwindigkeit v, ergibt sichThe velocity of propagation v₀ of sound waves is almost constant. If system 1 enclosing the sound waves moves, two movements are superimposed. If two sound waves are moved from position 0 in direction v, one wave (arrow 3 ) runs in the time interval ΔT1 from 0 to D and the other wave ( Arrows 4 , 5 ) in the time interval ΔT2 from 0 to D / 2 and back to 0. If the system 1 is at rest, the two times ΔT1 and ΔT2 are the same. If system 1 moves at speed v, the result is

ΔT1 = D/(v₀-v)
ΔT2 = (D/2)/(v₀-v) + (D/2)/(v₀+v) = D/v₀
v₀ = D/ΔT2ΔT1 = D / (v₀-v)
ΔT2 = (D / 2) / (v₀-v) + (D / 2) / (v₀ + v) = D / v₀
v₀ = D / ΔT2

Damit kann die Geschwindigkeit v₀ exakt bestimmt werden.The speed v₀ can thus be determined exactly.

v₀-v = D/ΔT1, v = v₀-D/ΔT1 = D(1/ΔT2-1/ΔT1)
v = D*(ΔT1-ΔT2)/(ΔT2*ΔT1)v₀-v = D / ΔT1, v = v₀-D / ΔT1 = D (1 / ΔT2-1 / ΔT1)
v = D * (ΔT1-ΔT2) / (ΔT2 * ΔT1)

Da die Entfernung D bekannt ist, kann durch einfache Zeitmes sung die Geschwindigkeit des Systems 1 bestimmt werden. Da durch sind auch bei wechselnden Ausbreitungsgeschwindigkei ten, wie sie bei unterschiedlichen Temperaturen vorkommen, exakte Geschwindigkeitsmessungen möglich.Since the distance D is known, the speed of the system 1 can be determined by simple time measurement. As a result, exact speed measurements are possible even with changing propagation speeds, such as those that occur at different temperatures.

Die Fig. 2 zeigt eine mögliche technische Realisierung. Der Start erfolgt durch einen Startimpulsgeber 8, der über den Block 9 auch zwei Zähler 10, 11 zur Zeitmessung startet. Die Zähler 10, 11 werden durch die Ausgangssignale der Ultra schallempfänger 6, 7 gestoppt und ihr Zählerstand in einem Rechenglied 12 zur gewünschten Geschwindigkeit verarbeitet. FIG. 2 shows a possible technical realization. It is started by a start pulse generator 8 , which also starts two counters 10 , 11 for time measurement via block 9 . The counters 10 , 11 are stopped by the output signals of the ultra sound receiver 6 , 7 and their counter reading is processed in a computing element 12 to the desired speed.

Claims

Device for measuring the speed of a moving system ( 1 ) with at least one ultrasound transmitter ( 2 ) on the system ( 1 ), which emits several ultrasound waves, at least one of which is directly on an ultrasound receiver ( 7 ) and the other after reflection at an edge ( 20 ) of the system ( 1 ) on another attached to the system ultrasonic receiver ( 6 ), and with a computing element ( 12 ) for speed calculation from the respective running times of the ultrasonic waves.