DE2219343C3 - Einrichtung zur Messung einer Relativgeschwindigkeit mittels stochastischer Signale - Google Patents

Einrichtung zur Messung einer Relativgeschwindigkeit mittels stochastischer Signale

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DE2219343C3 DE2219343A DE2219343A DE2219343C3 DE 2219343 C3 DE2219343 C3 DE 2219343C3 DE 2219343 A DE2219343 A DE 2219343A DE 2219343 A DE2219343 A DE 2219343A DE 2219343 C3 DE2219343 C3 DE 2219343C3
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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Meßkopf mit zwei Signalaufnehmern und einer quer zu diesen Signalaufnehmern bewegten Fläche mittels itochastischer Signale, die von den Signalaufnehmern in Abhängigkeit von den Gegebenheiten zweier, bezüglich des Meßkopfes ortsfester, getrennter Stellen der Fläche abgegeben werden, wobei die Signale ähnlich und zeitlich gegeneinander verschoben sind, mit einer Korrelationseinrichtung bestehend aus einer einstellbaren Verzögerungseinrichtung für die der einen Stelle entsprechenden Signale, einer Multiplikationsschaltung zur Multiplikation der verzögerten mit den nicht verzögerten Signalen, einem Tiefpaß und einer Regelschaltung zur Einstellung der Verzögerung, die auf den Wert Null am Ausgang des Tiefpasses regelt sowie je einem Filter zwischen den beiden Signalaufnehmern und der Korrelationseinrichtung.
Eine vergleichbare Einrichtung ist beispielsweise in der britischen Patentschrift 9 64 581 beschrieben. Sie enthält zur Umwandlung der Ungleichmäßigkeiten der Fläche in •jntsprechende elektrische Werte zwei lichtelektrische Wandler, die eine dem örtlichen Reflexionsvermögen der beleuchtenden Fläche entsprechende Spannung abgeben. Zur Verzögerung dient ein dauernd umlaufendes Magnetband oder eine Magnettrommel mit einem Schreibkopf und einem Lesekopf auf der gleichen Spur.
Zur Veränderung der Verzögerung wird entweder der Abstand der beiden Köpfe oder die Geschwindig keit des magnetischen Informationsträgers verändert. Wenn die Laufzeit des magnetischen Informationsträgers zwischen den genannten Köpfen gleich der Laufzeit eires Punktes der Fläche zwischen den beiden Aufnehmern ist, ergibt sich am Ausgang des Tiefpasses ein Signalmaximum. Eine Regeleinrichtung stellt mit Hilfe einer Steuerschaltung den Arbeitspunkt der Vorrichtung auf dieses Maximum ein.
Es ist jedoch vorzuziehen, nicht auf ein Maximum einzuregeln, sondern auf einen Nulldurchgang des Ausgangssignals am Tiefpaß.
Zu diesem Zweck wird nach der genannten Patentschrift das Signal des vorderen Aufnehmers um zwei verschiedene Zeiten, die wenig voneinander abweichen, verzögert, jedes der beiden verzögerten Signale mit dem Signal des hinteren Aufnehmers multipliziert und die Differenz der Signale gebildet, welche am Ausgang von den Multiplikationsschaltungen nachgeschalteten Tefpässen auftreten und die Verzögerung so eingestellt, daß diese Differenz zu Null wird.
Eine Verbesserung der beschriebenen Einrichtung ergibt sich durch die Lehre der prioritätsälteren DE-03 22 19 342, Danach wird statt des umlaufenden Magnetbandes ein Schieberegister als Verzögerungseinrichtung verwendet Auf diese Weise entstehen zwei elektrische Impulsfolgen gleicher, veränderbarer Frequenz, deren Impulsamplituden sich entsprechend den Änderungen ίο der Eigenschaften an den von den lichtelektrischen Wandlern abgetasteten Stellen der Fläche ändern.
Die von der vorangehenden Stelle erhaltene Impulsfolge wird umgekehrt proportional zur Frequenz verzögert Danach werden die verzögerten Impulse und die Impulse der anderen Impulsfolge paarweise miteinander multipliziert und die Frequenz der Impulsfolgen wird derart geändert, daß der zeitliche Mittelwert des Produktes den Wert annimmt, der einem zeitlichen Zusammentreffen der beiden nacheinander von demselben Ort der Fläche erhaltenen Größen an den beiden Eingängen der Multiplikationsschaltung entspricht.
Bei einer ersten Ausführungsform der Geschriebenen Einrichtung wird auf das Maximum am Ausgang des Tiefpasses geregelt Dies erfordert eine aufwendige maximumsuchende Regelvorrichtung und führt nur dann zu einer richtigen Regelung, wenn die Regelcharakterisitik in der Umgebung des Maximums symmetrisch ist.
Bei einer zweiten Ausführungsform weist das Schieberegister zwei Ausgänge auf. Hierdurch ergeben sich zwei Impulsfolgen mit nur wenig voneinander abweichenden Verzögerungszeiten. Durch Verdoppelung der Schaltung zur Multiplikation und des Tiepasses und durch Hinzufügen einer Subtraktionsschaltung zur Bildung der Differenz der Ausgangssignale der beiden Tiefpässe ergibt sich ein Signal, auf dessen Nulldurchgang geregelt werden kann.
In der US-PS 34 13 850 schließlich wird eine Einrichtung angegeben, bei der zwischen die fotoelektrischen Wandler und die Korrelationselektronik einr'ellbare Bandpaßfilter eingefügt sind zur Begrenzung des Frequenzbereiches der zu verarbeitenden elektrischen Signale.
Wie bereits gesagt, ist es aus regelungstechnischen Gründen günstig, nicht auf ein Maximum sondern auf einen Nulldurchgang zu regeln. Die erwähnte DE-OS 22 19 342 gibt eine Einrichtung an, die dies ermöglicht. Der Preis dafür ist die Verdoppelung der Multiplikationsschaltung und des Tiefpasses sowie die Hinzufügung einer Subtraktionsschaltung. Der Nulldurchgang, auf den geregelt wird, ergibt sich durch die schaltungstechnische Zusammenfügung der an den beider; Tiefpässen auftretenden zeitverschobenen und im einen Fall invertierten Maximalkurven. Damit liegt der Nulldurchgang zwischen einem Maximum und einem Minimum, die den Regelbereich begrenzen. Diese Begrenzung ist relativ eng und erschwert bei notwendigen Änderungen der Verzögerungszeit das Folgen der Regeleinrichtung. P?i zu schnellen Änderungen wird der Regelbereich verlassen, was dann den Verlust der Regelbarkeit zur Folge hat.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der anfangs genannten Art anzugeben, bei der auf einen Nulldurchgang geregelt wird, bei der der schaltungstechnische Aufwand gering ist und bei der der Regelbereich wesentlich erweitert ist gegenüber dem Regelbereich der bekannten Einrichtung.
Diese erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Filter unterschiedliche Filtercharakteristiken besitzen und daß die Filtercharakteristiken so aufeinander abgestimmt sind, daß beim Auftreten des Wertes Null am Ausgang des Tiefpasses > die Verzögerung des verzögerten Signals gleich ist der zeitlichen Verschiebung zwischen den Signalen der beiden Signalaufnehmer.
Die Filter können entweder mit kontinuierlichen oder mit diskreten Werten arbeiten. ιn
Für kontinuierliche Werte sind die beiden Filter derart ausgelegt, daß die Fourier-Transformierte H\ (ω) bzw. Hi (ω) der Impulsantwort folgender Gleichung genügt:
#ι(ω)
-Hi-ω)
worin H\ (oj)die zu H1 konjugiert komplexe Funktion ist. Für diskrete Werte liegt zwischen jedem Energiewandler und dem zugehörigen Filter eine Abtastvorrichtung, die die am Ausgange des Energiewandlers .'» erhaltene kontinuierliche Spannung in diskrete Spannungswerte umwandelt. Diese können weiter in einem Analog/Digital-Wandler in digitale Werte, die insbesondere durch binäre Codewörttr ausgedrückt sind, umgewandelt werden. Dann sind die Filter für diskrete :- Werte ausgelegt und ihre Z-Transformierte der Impulsantwort H,(z)bzw H2(z)sind derart gewählt, daß sie der folgenden Gleichung genügen:
(Z)- H2(') = -H1
worin z=e-s7i ist und s die Größe o+ßo der Laplace-Transformatior. und T3 das Abtastintervall.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von neun Figuren beispielsweise näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 eine Geschwindigkeits-Meßeinrichtung, in welcher die Werte als kontinuierliche analoge Größen vorliegen,
eines in F i g. 1 enthaltenen Tiefpasses, F i g. 4 und 5 zwei Filierschaltungen,
Fig.6 eine Geschwindigkeits-Meßeinrichtung, in welcher die Werte in diskreter Form vorliegen,
F i g. 7 eine Abwandlung der Schaltung nach F i g. 6,
Fig.8 und 9 zwei Filterschaltungen für diskrete Werte.
BiIdI zeigt ein Blockschaltbild einer Meßvorrichtung, wie sie z. B. zur Messung der Geschwindigkeit eines Schienenfahrzeuges vorgesehen ist. Mit 1 ist die Oberfläche der Schiene bezeichnet, während die ganze übrige Apperatur sich auf dem Fahrzeug befindet und sich mit diesem von rechts nach links mit der Geschwindigkeit ν bewegt 2 und 3 sind Lichtquellen, welche die Schienenoberfläche 1 beleuchten. Zwei beleuchtete Stellen 6 und 7 werden durch die optischen Systeme 4 bzw. 5 auf die photoelektrischen Wandler 8 bzw. 9, z. B. Photodioden, abgebildet An den Ausgängen der photoelektrischen Wandler entstehen Spannungen von Rauschcharakter, die von den optischen Eigenschaften der abgetasteten Flächenbahn abhängen. Da die Stellen 6 und 7 auf der gleichen Bahn liegen, ist der Spannungsverlauf an den Ausgängen der beiden photoelektrischen Wandler annähernd gleich, jedoch eilt die Spannung am Ausgang des hinteren Wandlers 9 um die Zeit Tnach, die das Fahrzeug braucht, um einen
60 Weg / gleich dem Abstand der Flächenstücke 6 und 7 zurückzulegen.
18 und 19 sind zwei Filter verschiedener Frequenzcharakteristik. 12 ist eine Verzögerungseinrichtung, die das vom Ausgang des Filters 18 herkommende Signal um eine Zeit t verzögert. Diese Zeit kann durch eine über die Leitung 13 übermittelte Steuerspannung verändert werden. Die Werte am Ausgange des Filters 19 und der Verzögerungseinrichtung 12 werden im Multiplikator 14 miteinander multipliziert. Am Ausgange dieser Schaltung entsteht ein Wen, der proportional zu dem Produkt der Werte an ihren beiden Eingängen ist, er geht über einen Tiefpaß !5 zu einem Steuerkreis 16, an dessen Ausgang die schon erwähnte Leitung 13 angeschlossen ist.
Wenn die Schaltungen 18 und 19 lineare Verstärker mit frequenzunabhängiger Verstärkung wären, so würde die Spannung am Ausgang des Tiefpasses 15 die Kreuzkorrelationsfunktion der durch die Spannung des photoelektrischen Wandlers 9 und der durch die Verzögerungseinrichtung 12 verzögerten Spannung am Ausgang des photoelektrischen Wandlers 8 dargestellten Funktionen darstellen. Es ist bekannt, daß diese Funktion dann ein Maximum hat (Fig. 2), wenn die Verzögerungszeit r gleich der Laufzeit 7"des Meßgerätes für den Abstand /der Punkte 6 und 7 ist, d.h. für
Durch die Einführung der Filter 18 und 19 erhält man jedoch eine Abhängigkeit der Spannung U\ am Ausgange des Tiefpasses 15 von der Verzögerungszeit nach Fig.3. Es ist darauf hinzuweisen, daß sowohl Fig. 2 wie Fig. 3 für eine bestimmte Geschwindigkeit
v= gelten.
Es kann durch Berechnung gezeigt werden, daß die Charakteristik nach F i g. 3 dann auftritt, wenn die Filter 18 und 19 eine voneinander verschiedene, frequenzabhängige Durchlaßcharakteristik haben, derart, daß deren Fourier-Transformierte der Impulsantwort H\ (ω) bzw. H2 (ω) folgender Gleichung genügen:
darin ist H] (ω) die konjugiert komplexe Fourier-Transformierte der Impulsantwort des Umwandlungsnetzwerkes 18 und Hi (ω) die Fourier-Transformierte der Impulsantwort des Umwandlungsnetzwerkes 19. H\ und A/2 sind komplexe Funktionen.
Ein Paar Umwandlungsnetzwerke, welches der genannten Bedingung genügt, hat folgende Fourier-Transformierte der Impulsantworten:
+ j.nRC
Zwei Schaltungen, die diese Gleichungen erfüllen, sind in den F i g. 4 und 5 dargestellt Darin sind 21 und 31 Operationsverstärker, d.h. breitbandige Umkehrverstärker mit hohem Verstärkungsgrad, 22 und 32 sind Widerstände mit dem Widerstandswert R, die jeweils Ausgang und Eingang eines Verstärkers miteinander verbunden. 23 und 33 sind Widerstände mit dem gleichen Widerstandswert R. Widerstand 23 liegt
zwischen dem Eingang der einen Schaltung und dem Eingang des betreffenden Operationsverstärkers 21. Widerstand 33 liegt zwischen dem Eingang der anderen Schaltung und einem Kondensator 34, der ihn mit dem Eingang des anderen Operationsverstärkers 31 verbindet. 24 ist schließlich ein weiterer Kondensator, der parallel zum Widerstand 22 Ausgang und Eingang des Verstärkers 21 verbindet. Beide Kondensatoren weisen dergleichen Kapazitätswert Cauf.
Sind die Widerstände 23 bzw. 33 nicht gleich R, sondern gleich «/?, so ändert sich nur die Verstärkung im Verhältnis 1 let. Es ist gleichgültig, weiches der beiden Netzwerkes als Umwandlungsnetzwerk 18 und welches als Umwandlungsnetzwerk 19 eingesetzt wird.
Die Einschaltung der beiden Netzwerke 18 und 19 bewirkt, daß fUr den Fall r=Tdie Spannung am Ausgang des Tiefpasses IS gleich Null wird und daß sie für τ > T die entgegengesetzte Polarität annimmt wie für r < T. Demnach ist der Steuerkreis so auszubilden, daß er die V*TZQ"?r>iT\a Hiirrh Hip Verzögerungseinrichtung 12 so einstellt, daß am Ausgang des Tiefpasses 15 die Spannung Null wird.
Die Einrichtung nach F i g. I verlangt eine Verzögerungseinrichtung 12 für kontinuierliche analoge Spannungen, die schwierig herzustellen ist. Diese Schwierigkeit kann durch zeitliche Quantisierung behoben werden.
Die Quantisierung erfolgt durch Abtastung der von den Energiewandlern 8 und 9 abgegebenen Spannungen in konstanten Zeitabständen T* Die entstehenden amplitudenmodulierten Impulse können entweder als 5 Mche weiter verarbeitet werden oder sie können in digitale Form, insbesondere in eine Kombination von Binärwerten umgewandelt werden.
Fig.6 zeigt eine Schaltung mit Analog/Digital-Umwandlung und anschließender digitaler Verarbeitung. Die mit 1 bis 9 bezeichneten Teile sind gleich ausgebildet und haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1.
48 und 49 sind zwei Analog/Digital-Wandler, welche die von den photoelektrischen Wandlern 8 und 9 erhaltenen Spannungen abtasten und in einen der augenblicklichen Amplitude der abgetasteten Spannung zugeordneten, digitalen, im allgemeinen binar ausgedrückten Wert umwandeln. 50 und 51 sind zwei digitale Filter, deren Funktion den Umwandlungsnetzwerken 18 und 19 entspricht und die im folgenden näher beschrieben werden.
52 ist ein Schieberegister, welches die vom Filter 50 in serieller oder paralleler Form erhaltenen Digitalwerte verzögert und an den Multiplikator 54 weitergibt. Es wird durch eine stetige Impulsfolge weitergeschaltet, die ihm über die Leitung 53 zugeführt wird. Die Zeit T, die ein Codewort benötigt, um vom Eingang des Schieberegisters zu seinem Ausgang zu gelangen, ist von der Frequenz A= \/T3 der auf Leitung 53 erhaltenen Impulse und der Schieberegisterlänge abhängig. Somit erfüllt das Schieberegister die Funktion der Verzögerungsvorrichtung 12 mit variabler Verzögerung.
54 ist ein Multiplikationskreis, welcher den am Ausgang des Schieberegisters 52 erhaltenen Wert mit dem am Ausgang des digitalen Umwandlungsnetzwerkes 51 erhaltenen Wert multipliziert Eine solche Multiplikation erfolgt für alle Werte, die gleichzeitig am Ausgang des Schieberegisters 52 und am Ausgang des Filters 51 erscheinen.
In der Schaltung nach Fig.6 gibt ein Tiefpaß 55 für diskrete Werte (z. B. ein digitaler Tiefpaß) an seinem
Ausgang einen Wert ab, dessen Verlauf in Abhängigkeit von der Verzögerung r und für ein vorgegebenes 7" in F i g. 3 dargestellt ist. 56 ist ein Impulsgenerator, dessen Frequenz bei einem positiven Wert am Ausgang des digitalen Tiefpasses 55 erhöht und bei einem negativen Wert an dieser Stelle erniedrigt wird.
Schieberegister 52, Multiplikator 54, Tiefpaß 55 und Impulsgenerator 56 bilden zusammen einen Regelkreis, in dem die Frequenz des Impulsgenerators derart eingestellt wird, daß die Verzögerungszeit r gleich der Laufzeit Twird.
Auch der Impulsgenerator 56 ist in der genannten älteren Anmeldung näher beschrieben. Die Lage des Filters 50 und des Schieberegisters 52 können natürlich vertauscht werden.
Für den diskreten Fall müssen, wie schon erwähnt, die ^-Transformierteπ der Impulsantwort H\ (z) bzw. //> (z) der beiden Filter folgender Gleichung genügen:
Ein Filterpaar, das diese Bedingung erfüllt, ist in 2i F i g. 8 und F i g. 9 dargestellt. Es genügt den Gleichungen:
Yt(k)~qYt{k-0+X\ik-\)+Xt(k) Yi(k)-(iYi{k-l)-Xt{k-\)+X2(kJ\
jo worin sich die mit Index 1 bezeichneten Werte auf das erste, die mit Index 2 bezeichneten Werte auf das zweite Filter beziehen.
X(k) bezeichnen die λ-ten Werte an den Eingängen der Filter, X(k— 1) die vorhergehenden Eingangswerte.
Jj Y(k) und Y(k—\) bezeichnen entsprechend die gegenwärtigen bzw. vorhergehenden Ausgangswerte. Zwei Werte, deren Ar sich um den Wert m unterscheiden, treten an der gleichen Stelle im zeitlichen Abstand m ■ 7", auf.
4(i Ein erstes Filter eines Filterpaares für diskrete Werte nach der ersten dieser Gleichungen ist in Fig.8 dargestellt. Der Eingang 60 ist mit einer Verzögerung ,-schaltung 61 verbunden, die den Wert ΛΊ (k) um T, vciiOgci i.
4i An deren Ausgang ist ein Eingang einer Additionsschaltung 62 angeschlossen. Ein zweiter Eingang dieser Schaltung empfängt das Eingangssignal X\ (k). Der Ausgang der Additionsschaltung liefert das Ausgangssignal, das in der Verzögerungsschaltung 63 um T,
so verzögert und danach in der Schaltung 64 mit einer Konstanten q multipliziert und zu einem dritten Eingang der Additionsschaltung 62 geführt wird.
Fig.9 zeigt das zweite Filter des Filterpaares. Der Wert X2 (k)vom Eingang 70 wird im Verzögerungskreis
71 um T, verzögert, mit -1 multipliziert und zu einem Eingang der Additionsschaltung 72 geführt Ein zweiter Eingang dieser Schaltung ist mit dem Eingang 70 verbunden. Der Ausgang der Additionsschaltung wird in der Schaltung 73 mit q multipliziert und dann in der Schaltung 74 um T1 verzögert Der Ausgang der Schaltung 73 liefert den Wert Yi (k) während am Ausgange der Verzögerungsschaltung 74 der Wert Yt (Jt-1) auftritt Dieser wird zu einem dritten Eingang der Verzögerungsschaltung 72 zurückgeführt
Die Ausgänge der Filter können auch an die Ausgänge der Verzögerungskreise 63 und 74 angeschlossen werden und erscheinen dann einen Takt später als bei dem gezeichneten Anschluß.
Es wurde bei der Beschreibung angenommen, daß die Abtastschaltungen 48 und 49 Analog/Digital-Wandler enthalten und daß die weitere Verarbeitung der Werte in digitaler Form erfolgt Dabei können die Binär-Kombinationen, die die Werte darstellen, in bekannter Weise entweder parallel aur einer Mehrzahl von Drähten oder seriell auf einem Draht auftreten. Die Abtastschaltungen 48 und 49 können jedoch auch amplitudenmodulierte Impulse abgeben, welche als solche weiter verarbeitet werden.
Schließlich können die Filter nach Fig.4 und 5 für kontinuierliche Werte ausgelegt und vor die Abtastvorrichtungen 48 und 49 geschaltet werden, wie es in F i g. 7 gezeigt ist, die einen Ausschnitt aus der Fig.6 in anderer Anordnung darstellt. Es sei insbesondere
betont, daß die im Dnail beschriebenen Filter nur je ein Paar geeignete Filter darstellen, daß es aber viele Filterpaare gibt, die den angeführten allgemeinen Gleichungen genügen.
Bei der beschriebenen Einrichtung kann der Körper (Meßeinrichtung) feststehen und die Fläche, beispielsweise die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere Walzgut, sich bewegen. Umgekehrt kann der Körper sich bewegen, z. B. ein Fahrzeug mit Geschwindigkeitsmesser sein, und die Fläche stillstehen, z. B. die Lauffläche einer Schienenbahn oder eine Flache sein, längs welcher ein Fahrzeug mit Rädern oder ohne Räder, z. B. ein Luftkissenfahrzeug oder -boot, sich bewegt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Einrichtung zur Messung der Relativgescnwindigkeitzwisehen einem Meßkopf mit zwei Signalaufnehmern und einer quer zu diesen Signalaufnehmern bewergten Räche mittels stochastischer Signale, die von den Signalaufnehmern in Abhängigkeit von den Gegebenheiten zweier, bezüglich des Meßkopfes ortsfester, getrennter Stellen der Fläche abgegeben werden, wobei die Signale ähnlich und zeitlich gegeneinander verschoben sind, mit einer Korrelationseinrichtung bestehend aus einer einstellbaren Verzögerungseinrichtung für die der einen Stelle entsprechenden Signale, einer Multiplikationsschaltung zur Multiplikation der verzögerten mit den nicht verzögerten Signalen, einem Tiefpaß und einer Regelschaltung zur Einstellung der Verzögerung, die auf den Wert Null am Ausgang des Tiefpasses regelt sowie je einem Filter zwischen den beiden Signalaufnekiiern und der Korrelationseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Riter (18,19 bzw. 50,51) unterschiedliche Filtercharakteristiken besitzen und
daß die Rltercharakteristiken so aufeinander abgestimmt sind, daß beim Auftreten des Wertes Null am Ausgang des Tiefpasses (15; 55) die Verzögerung (r) des verzögerten Signals gleich ist der zeitlichen Verschiebung (T) zwischen den Signalen der beiden Signalaufnehmer.
2. Einrichtung nach Anspruch dadurch gekennzeichnet,
daß die Filter (18, 19) zur Verarbeitung analoger Signale ausgebildet sind und
daß die FiltercharakteriyJken so gewählt sind, daß bei unendlich schmalen Rlter-E. .gangssignalen die Fouriertransformierte H\ (ω) der Impulsantwort des einen Filters (18) und die entsprechende Transformierte Hi (ω) des anderen Filters (19) der folgenden Gleichung genügen:
worin H\ den zu H\ konjugiert komplexen Wert bezeichnet.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fourier-Transformierte der Impulsantwort des einen Filters Η\(ω)= 1/(1 +jmRC) und des anderen Filters H7(O))= jcaRC/(\ +jo)RC)\s\.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das eine (F i g. 4) der beiden Filter (18, 19) einen invertierenden Operationsverstärker (21) enthält, dessen Ausgang des Filterausgang bildet,
daß der Filtereingang über einen Widerstand (23) der Größe R mit dem Eingang des Operationsverstärkers (21) verbunden ist, und
daß der Ausgang des Operationsverstärkers (21) mit dessen Eingang über einen zweiten Widerstand (22) der Größe R und einen dazu parallel geschalteten Kondensator (24) der GröBe C rückgekoppelt ist, und
daß das andere (Fig. 5) der beiden Filter (18, 19) einen zweiten, invertierenden Operationsverstärker (31) enthält, dessen Ausgang den Filterausgang bildet,
daß der Filtereingang über einen dritten Widerstand (33) der Größe R und einen dazu in Serie
geschalteten zweiten Kondensator (34) der Größe C mit dem Eingang des zweiten Operationsverstärkers (31) verbunden ist, und daß der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (31) mit seinem Eingang Ober einen vierten Widerstand (32) der Größe R rückgekoppelt ist,
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Filter (50, 51) zur Verarbeitung diskreter, durch einen Abtastvorgang der Frequenz -J=MT3 gewonnener Signale ausgebildet sind, und
daß die Filtercharakteristik so gewählt ist, daß die z-Transformierte H\(z) der Impulsantwort des einen Filters (50) und die entsprechende Transformierte H2(Z) des anderen Filters (51) der folgenden Gleichung genügen:
H1 (2) · H2 (J^ = -H1 (1) · H1 (.-),
mit z— e—(σ +Jo))TJp +jo)) als durch die Laplace-Transformation definierte Größe und T. als zeitliches Abtastintervall.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der zu einem Zeitpunkt k ■ T1 von einem der beiden Filter (50, 51) abgegebene Wert Y\(k) durch die Gleichung
Ys(k)=qYAk-
und der zum gleichen Zeitpunkt vom anderen Filter abgegebene Wert Y2(k)aurc\\ die Gleichung
Y2(k)= <i Yik-1) - Xik-1) + X2(kJ\
bestimmt ist, worin X\ bzw. X2 den Wert des Filter-Eingangssignals, K1 bzw. Y2 den Wert des Filter-Ausgangssignals, geinen Faktor < 1 bedeuten und das Argument k auf den augenblicklichen und das Argument k— 1 auf einen um die Zeit T1 vorhergegangenen Wert hinweist
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das eine Filter (50) aus folgenden Teilschaltungen besteht (F ig. 8):
— einer mit dem Filtereingang (60) verbundenen ersten Verzögerungsschaltung (61), die den Eingangswert A"i^um T1 verzögert,
— einer Additionsschaltung (62) mit drei Eingängen, deren erster mit dem Filtereingang (60) und deren zweiter mit dem Ausgang der ersten Verzögerungsschaltung (61) verbunden ist,
— einer zweiten Verzögerungsschaltung (63), die den Ausgangswert der Additionsschaltung (62) um Ta verzögert,
— einem Multiplikator (64), der diesen verzögerten Wert mit der Konstanten q multipliziert und weitergibt an den dritten Eingang der Additionsschaltung (62),
— und einen Filtereingang (Y\(k)), der mit der Verbindung zwischen der Additionsschaltung
(62) und der zweiten Verzögerungsschaltung
(63) verbunden ist.
8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das andere Filter (51) aus folgenden Teilschaltungen besteht (F i g. 9):
— einer mit dem Filtereingang (70) verbundenen ersten Verzögerungsschaltung (71), die den
Eingangswert Xt(Ic) um % verzögert und mit -1 multipliziert,
einer Additionsschaltung (72) mit drei Eingängen, deren erster mit dem Filtereingang (70) und deren zweiter mit dem Ausgang der ersten Verzögerungsschaltung (71) verbunden ist,
einem Multiplikator (73), der den Ausgangswert der Additionsschaltung (72) mit der Konstanten q multipliziert und veitergibt an den Filteraus(φ))
gg (φ))
und eine zweite Verzögerungsschaltung (74), die den Ausgangswert der Schaltung (73) um Ta verzögert und weitergibt an den dritten Eingang der Additionsschaltung (72).
DE2219343A 1971-05-05 1972-04-20 Einrichtung zur Messung einer Relativgeschwindigkeit mittels stochastischer Signale Expired DE2219343C3 (de)

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