DE2553321C2 - Anordnung zur berührungslosen Messung der Geschwindigkeit nach dem Korrelationsprinzip mit mehreren Meßfühlern - Google Patents
Anordnung zur berührungslosen Messung der Geschwindigkeit nach dem Korrelationsprinzip mit mehreren MeßfühlernInfo
- Publication number
- DE2553321C2 DE2553321C2 DE19752553321 DE2553321A DE2553321C2 DE 2553321 C2 DE2553321 C2 DE 2553321C2 DE 19752553321 DE19752553321 DE 19752553321 DE 2553321 A DE2553321 A DE 2553321A DE 2553321 C2 DE2553321 C2 DE 2553321C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signals
- correlation
- speed
- arrangement
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
- G01P3/80—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
- G01P3/803—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means in devices of the type to be classified in G01P3/66
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Description
tionsfunlction Φυ\υ2 durch Aufsuchen der dem Maximum zugeordneten Nullstelle der abgeleiteten Korrelationsfunktion
(bzgL der auf 1 Bit quantisierten Signale sgn ut(t) und sgn u2(t) Φφ «^« bei ν = ^bestimmt (vgL
Meßtechnik, Juli 1971, S. 152 ff »Geschwindigkeitsmessung mit Korrelationsverfahren«, F. Mesch, H.-H. Daucher
und R. Fritsche, Karlsruhe).
Maßgebend für das Verhalten des Regelkreises ist bei der Polaritätskorrelation die Funktion
Rn = lim —— j Xu (ί, Ti2) d /
mit einem Reglereingangssignal x\ 2(t, η 2), das im Falle der Polaritätskorrelation beispielsweise in der Form
x\i(t, tu) = [sgn ui(t-T\2) - sgn u2(tj\ sgn-^u2(O
dargestellt werden kann.
Tstellt die Meßzeit dar.
Tstellt die Meßzeit dar.
Der integrand Xi2(U Ti2) wird bei der bekannten Anordnung mit Hilfe elektronischer Mittel aus den beiden
Meßfühlersignalen mit Hilfe elektronischer Mittel aus den beiden Meßfühlersignalen ut(t) und u2(t) gewonnen
und über einen Dreipunktregler dem Eingang eines Integrationsglifcdes zugeführt, dessen Aus^angssignal über
einen Spar.nungsfrequenzwandler die Modeüaufzeit eines das Signal u\(t) verzögernden Scvüberegisters verstellt
Um zu verhindern, daß sich dieser Regelkreis auf ein Nebenmaximum der Korrelationsfuiktion Φυι u2
einstellt wird Ln der genannten Patentschrift vorgeschlagen, einen weiteren Meßfühler in Bewegungsrichtung
nahe bei dem ersten Meßfühler anzuordnen, welcher zusammen mit diesem auf einen zweiten unabhängigen
Regelkreis, der die Geschwindigkeit grob mißt und sie dem Korrelator als Anfangsbedingung vorgibt Es ist
dabei als nachteilig anzusehen, daß hierzu Umschalteinrichtui.gen zwischen Grob- und Feinkreis sowie ein
gesonderter Integralregler und Spannungsfrequenzwandler für den Grobkreis notwendig sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung anzugeben, die es gestattet, für beliebige
Korrelationsverfahren ein Einstellen auf falsche Extrema der Korrelationsfunktion unter Vermeidung der
erwähnten Nachteile in einfacher Weise zu verhindern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung anhand der F i g. 1 und 2 näher erläutert.
In der F i g. 1 sind mit Mu M2 und M3 die Meßfühler bezeichnet die die Oberfläche des Objektes O, das sich
mit der Geschwindigkeit ν in Pfeilrichtung bewegt abtasten und infolge der Rauhigkeit der Oberfläche statistisch
schwankende, elektrische Signale ux (t), u2(t) und U3(O erzeugen.
In einem Block X werden hieraus mit elektronischen Mitteln drei Reglereingangssignale x\2(t, Γ12), xiz(t, r\2)
und x2i(t, T23) gewonnen, welche beispielsweise je nach der Art des verwendeten Korrelationsverfahrens die
folgende Struktur haben können:
(1) Genaue Korrelation mit Differenzierer: Xik(U Tik) = [u{t-r,k) - Uk(O] ■ "df ** (0
(2) Korrelation mit angezapfter Laufzeit statt Differenzierer:
(3) Polaritätskorrelation mit angezapfter Laufzeit statt Differenzierer:
Xik(t, Tik) = [sgn u(t—Tik- Td) — sgn u(t—Tik + TD)] ■ sgn Uk(t)
(4) Relaiskorrelation mit Differenzierer:
Xik(t,Tik) = [sgn Ui (t- Tik)] ■ -^ Ut(O
(5) Polaritäskorrelation mit Differenzierer:
f\
Cf)
Xik(t, tik - [sgn u(t-Tik) - sgn Uk(tJ\ ■ sgn-^- Uk(t)
U= 1A3
U= 1A3
Dabei ist mit r,* jeweils die Modellaufzeit bezeichnet, um die das Signal u, gegenüber dem Signal u* künstlich
verzögert wird.
Zwischen der genauen Korrelation (keine Quantisierung) und Polaritätskorrelation (Qantisierung aller Signale
auf 1 bit) sind die verschiedensten Zwischenstufen (Quantisierung auf einige bit) möglich. Dabei können die zu
korrellierendcn Signale auch verschieden quantisiert sein; so wird bei der Relaiskorrelation ein Signal gar nicht,
das andere auf 1 bit quantisiert.
Wie die Gleichungen zeigen, läßt sich z. B. bei allen diesen Formen der Differenzierer auch ersetzen durch
eine angezapfte Laufzeit, denn es gilt angenähert für Td
< r,*:
[u,(t-rik-T0)-U1(I-τ,, + Το)) ■ ukU) ~-2Td-f «iC-»») ' U*W·
d/
In dem Blockschaltbild gemäß der F i g. 1 werden die Signale x\it, Γ12), xn(t. Tu) und Xn(t. Γ23) nach Addition A
dem Eingang des Integralreglers / zugeführt, dessen Ausgangsspannung m nach Rückführung zu den in dem
Block X enthaltenen Verzögerungsgliedern (nicht dargestellt) die Modellaufzeiten r,n derart verstellt, daß zu
jedem Zeitpunkt zwischen ihnen und den Meßfühlerabständen In die Relation
/13 : /11 : hi — Fu : fu : Γ3.1
erfüllt ist.
Insgesamt werden bei der erfindungsgemäßen Anwendung Regelkreise parallel geschaltet.
Die Wirkung dieser Parallelschaltung läßt sich am besten verdeutlichen durch Betrachtung der zugehörigen Korrelationsfunktionen. F i g. 2a zeigt schematisch die drei Korrelationsfunktionen Φ\ι, Φη und Φη für die drei Signale u\, 1/2 und U3. Für die den ersten Abteilungen dieser Korrelationsfunktionen zugeordneten Regelkreisfunktionen Ä,* gilt
Die Wirkung dieser Parallelschaltung läßt sich am besten verdeutlichen durch Betrachtung der zugehörigen Korrelationsfunktionen. F i g. 2a zeigt schematisch die drei Korrelationsfunktionen Φ\ι, Φη und Φη für die drei Signale u\, 1/2 und U3. Für die den ersten Abteilungen dieser Korrelationsfunktionen zugeordneten Regelkreisfunktionen Ä,* gilt
r
Λ,* = lim -— · \xikdi
Λ,* = lim -— · \xikdi
Lk- U
Lk- 1,3
Lk = 23
Lk- 1,3
Lk = 23
Trägt man sie in normierter Form auf, d. h. über die Zeit rn jeweils bezogen auf die entsprechende Laufzeit
Hk
Μι· Mj bzw. Τη, mit Tik = —■ so ergeben sich die in F i g. 2b dargestellten Kurven. Als Gesamtkennünie für den
Μι· Mj bzw. Τη, mit Tik = —■ so ergeben sich die in F i g. 2b dargestellten Kurven. Als Gesamtkennünie für den
Reglereingang wirkt nun die Summe dieser normierten Ableitungen, so daß sich die in F i g. 2c gezeigte gemeinsame
Kennlinie
RgCS =Äl2 + R\i + R73
für den Regelkreis mit der Abgleichsbedingung Rgcs = 0 ergibt. Wie ersichtlich, ist der Bereich des sicheren
Einschwingens (Rg„ positiv für τ,*/7/*<
1, negativ für z>/7/*>
1) viel größer geworden. Dabei ist der Einzugsbereich um so größer, je »flacher« die Kennlinie Rgts verläuft, je kleiner also der Abstand der beiden Meßfühler für
den »Grobkreis« ist
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird also bei geeigneter Wahl der Meßfühlerabstände das Einschwingen
des Korrelators auf ein Nebenmaximum vermieden. Darüber hinaus ergeben sich durch die Parallelschaltung
von drei Regelkreisen besonders günstige Verhältnisse hinsichtlich der Kompensation von Fehlereinflüssen
unter Berücksichtigung des verhältnismäßig geringen Aufwandes. Durch das Zuschalten weiterer Re£ Ά-kreise
kann das Verfahren prinzipiell weiter verbessert werden.
Hierzu 2 Biatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Anordnung zur berührungslosen Messung der Relativgeschwindigkeit eines Objektes nach dem Korrelationsprinzip mittels in Bewegungsrichtung des Objektes bzw. der Meßapparatur hintereinander angeordneter Meßfühler, die der physikalischen Struktur des Objektes entsprechende, um die Laufzeit ^gegeneinander verschobene Signale u(t), uift) = u(t—T) erzeugen, aus denen mit Hilfe eines Verzögerungsgliedes zur Einstellung einer Modellaufzeit τ und weiteren elektronischen Mitteln ein Reglereingangssignal xn(t, τ) gewonnen wird, das einem Integralregler zugeführt wird, dessen Ausgangssignal die Laufzeit rdes Verzögerungsgliedes derart verstellt, bis das Ausgangssignal des Integrationsgliedes bei ν = T abgeglichen ist, ίο dadurch gekennzeichnet, daßa) insgesamt drei hintereinander in Bewegungsrichtung angeordnete Meßfühler M1, M2, M3) vorgesehen sind mit Meßfühlerabständen/12 i/u = M\ M2\ll3(li3 = M1 M3) und Z23 (I23 = M2M3 = Ii3—/12) weiche drei Signale u\(t) u2(t)ima U3(I) erzeugen und daßb) insgesamt drei Verzögerungsglieder vorgesehen siid zur Einstellung dreier Modellaufzeiten Ti2, i.13 und Γ23 zur Verzögerung des Signals ui(t), gegenüber u2(t), des Signals u\(t)gegenüber U3(I) und des Signals U^t), gegenüber U3(I), und daß
c) mit Hilfe weiterer elektronischer Mittel insgesamt drei ReglereingangssignaleXi i(l> *i 2), x\ jft ΖΊ 3) und x23(t, T23)gewonnen werden, welche nach Addition (A) dem Eingang des Integralreglers (I) zugeführt werden, dessen Ausgangssignal (ui) die Modellaufzeiten der Verzögerungsglieder derart verstellt, daß zu jedem Zeitpunkt zwischen Meßfühlerabständen und den Modellaufzeiten die Relation/12 : A3 : /23 = T\2 : Ti3 : T23besteht.Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Bei der Geschwindigkeitsyness^ng laufender Bänder aus Blech oder Papier, von Knüppeln, Drähten oder anderem Walzgut besteht häufig uer Wunsch, die üblichen Laufrollen durch ein berührungsloses Meßverfahren zu ersetzen. Der Grund dafür liegt entweder bei Warmwalzwerken in der hohen Eigentemperatur des Walzgutes, oder wie bei Papier und Feinblech in der Empfindlichkeit der Oberflächen; oft stört auch der Meßfehler infolge des Schlupfes von Laufrollen, wenn aus den Geschwindigkeiten vor und hinter dem Walzgerüst die Streckung oder wenn durch Integration die Länge des Walzgutes gemessen werden soll.Die Geschwindigkeit laufender Bänder aus Blech oder Papier läßt sich prinzipiell dadurch bestimmen, daß die Laufzeit Tdes betreffenden Mediums zwischen zwei festen Punkten gemessen wird. Bei bekanntem Abstand /zwischen diesen Punkten ist die Geschwindigkeit ν = -=. Laufzeit-Messungen sind weit verbreitet, soferndeterminierte periodische oder impulsförmige Signale zur Verfugung stehen. Bei verschiedenen Anwendungen tritt aber der Wunsch auf, nichtdeterminierte Signale zu benutzen, die völlig regellos statistisch schwanken. Bei laufenden Bändern erhält man solche Signale z. B. durch optische Abtastung der Oberfläche, deren Rauhigkeit statistische Schwankungen erzeut. In diesen Fällen ist die Laufzeit aus den von zwei geeigneten Meßfühlern aufgenommen statistisch schwankenden Signalen durch das Korrelationsverfahren zu bestimmen.Dieses Meßverfahren läßt sich auf technisch sehr verschiedenartigen Gebieten anwenden. Vorgeschlagen wurde es für die berührungslose Geschwindigkeitsmessung mit optischer Abtastung an Blr-chbändern in Walzwerken. Des weiteren hat es bei der Geschwindigkeitsmessung von Flugzeugen über Grund mit Radarsignalen sowie zur akustischen Abstandsmessung beim Empfang von Schall- und Funksignalen zur Ortung, zum gerichteten Empfang u. dgl. Anwendung gefunden.Dabei ist es prinzipeil gleichgültig, ob die abzutastende Oberfläche oder das Meßfühlerpaar als ruhend betrachtet werden, da nur die Relativgeschwindigkeit von Bedeutung ist. Der Grundgedanke des Korrelationsverfahrens ist folgender: Zwei in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnete Meßfühler erzeugen die Signale u\(t) und u2(t). Im Idealfall sind beide Signale von identischer Form und nur um die Laufzeit !"gegeneinander verschoben:U2(I)= U1(I-T).Das Meßverfahren beruht nun darauf, daß das Signal ui(t)des ersten Meßfühlers künstlich ebenfalls verzögert wird, und zwar um eine Modeüaufzeit τ, die der Korrelationsrechner auf r = Γ einstellen muß. Der Vergleich beider Laufzeiten wird über den Vergleich der beiden verzögerten Signale u2(t) = u\(t—T) durchgeführt. Allgemein ausgedrückt muß der Korrelationsrechner die mittlere quadratische Abweichung beider Signale zum Minimum machen. Das heißt also, daß von der Korrelationsfunktion Φυ,υ,(τ) der beiden Signale das Maximum aufzusuchen ist, das gerade bei r = Tliegt.
Gemäß DE-PS 21 33 942 wird diese Aufgabe durch eine Anordnung gelöst, welche das Maximum der Korrela-
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752553321 DE2553321C2 (de) | 1975-11-25 | 1975-11-25 | Anordnung zur berührungslosen Messung der Geschwindigkeit nach dem Korrelationsprinzip mit mehreren Meßfühlern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752553321 DE2553321C2 (de) | 1975-11-25 | 1975-11-25 | Anordnung zur berührungslosen Messung der Geschwindigkeit nach dem Korrelationsprinzip mit mehreren Meßfühlern |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2553321A1 DE2553321A1 (de) | 1977-06-02 |
DE2553321C2 true DE2553321C2 (de) | 1985-07-25 |
Family
ID=5962812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752553321 Expired DE2553321C2 (de) | 1975-11-25 | 1975-11-25 | Anordnung zur berührungslosen Messung der Geschwindigkeit nach dem Korrelationsprinzip mit mehreren Meßfühlern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2553321C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3128168C2 (de) * | 1981-07-16 | 1984-12-20 | Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach | Beschleunigungsdruckverfahren zur zeittaktgesteuerten Messung von Geschwindigkeit, Durchfluß und Ausflußmenge |
DE3235750C2 (de) * | 1982-09-27 | 1984-12-13 | Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg | Sensor zur Detektion zufälliger, zur korrelativen Signalverarbeitung geeigneter Signale |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2133942C3 (de) * | 1971-07-02 | 1973-11-29 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Anordnung zur beruhrungslosen Messung der Geschwindigkeit eines Objektes |
-
1975
- 1975-11-25 DE DE19752553321 patent/DE2553321C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2553321A1 (de) | 1977-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3633769C2 (de) | ||
DE102014008670A1 (de) | Radarkalibrierungssystem für fahrzeuge | |
DE2133942C3 (de) | Anordnung zur beruhrungslosen Messung der Geschwindigkeit eines Objektes | |
DE2245201C2 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Ermitteln der Schrägentfernung zwischen einem eigenen Fahrzeug und einem fremden Fahrzeug mit Hilfe einer Sekundärradar-Überwachungseinrichtung | |
DE2828171C2 (de) | Anordnung zur Verringerung des Winkelmeßrauschens in einer Radaranlage | |
EP0782000B1 (de) | Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung mit Kombination von Zeitintervallmessung und Korrelation | |
DE112015006034T5 (de) | Zugpositions-detektiereinrichtung | |
EP2985592A1 (de) | Absorptionsspektrometer und Verfahren zur Messung der Konzentration einer interessierenden Gaskomponente eines Messgases | |
DE19730306C2 (de) | Verfahren zur Synchronisation von Navigationsmeßdaten mit SAR-Radardaten und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens | |
DE102004019361B4 (de) | Abstandsmessverfahren, Abstandsmessvorrichtung, die dieses verwendet, und Abstandsmessaufbau, der dieses verwendet | |
DE2800152A1 (de) | Verfahren und radarschaltung zur messung der hoehe eines sich unter niedrigen erhebungswinkeln bewegenden ziels | |
DE2553321C2 (de) | Anordnung zur berührungslosen Messung der Geschwindigkeit nach dem Korrelationsprinzip mit mehreren Meßfühlern | |
EP1410060A1 (de) | Verfahren zum passiven bestimmen von zieldaten | |
DE69110230T2 (de) | Gerät zur messung der lichtwellenlänge durch hochauflösenden nachweis von interferenz streifen. | |
DE2942355A1 (de) | Vorrichtung zum erfassen des durchganges eines projektils | |
DE102016118905A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum zeitaufgelösten Erfassen gepulster elektromagnetischer Hochfrequenzstrahlung | |
DE2544821C2 (de) | Korrelator zur berührungslosen Messung der Geschwindigkeit mit mehreren Meßfühlern | |
DE102015203616A1 (de) | Multipath Erkennung mittels Vergleich zweier unterschiedlicher GNSS Signalen | |
DE2648101C2 (de) | Bodenstation für ein Zweiweg- Entfernungsmeßsystem | |
DE3222255C2 (de) | ||
DE3036164A1 (de) | Laengenmesseinrichtung | |
DE1591216A1 (de) | Anordnung zur digitalen Azimutmessung | |
CH676512A5 (de) | ||
DE102018202976A1 (de) | Abschätzen der Messgenauigkeit unterschiedlicher Sensoren für dieselbe Messgröße | |
DE1623356B2 (de) | Verfahren und anordnung zur bestimmung des verlaufs der entfernung eines gleichmaessig fahrenden wasserfahrzeuges |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OF | Willingness to grant licences before publication of examined application | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ERNST LEITZ WETZLAR GMBH, 6330 WETZLAR, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: WILD LEITZ GMBH, 6330 WETZLAR, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: LEICA INDUSTRIEVERWALTUNG GMBH, 6330 WETZLAR, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |