HU213594B

HU213594B - Method and device for measuring distances on the basis of pulse-transit time

Info

Publication number: HU213594B
Application number: HU9301570A
Authority: HU
Inventors: Andre Elle; Hartmut Schmidt
Original assignee: Endress Hauser Gmbh Co
Priority date: 1992-06-03
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 1997-08-28
Also published as: DE59308731D1; AU3990793A; EP0573034A3; DE4218303C1; HU9301570D0; JPH0666934A; EP0573034A2; ES2118856T3; HUT64625A; JP2620492B2; US5323361A; AU667535B2; EP0573034B1; CA2097481C; CA2097481A1

Description

A találmány tárgya továbbá elrendezés az eljárás foganatosítására, amelynek adó-vevő berendezése, valamint visszavert jelprofiltárolóval (24) ellátott, az adó-vevő berendezésre csatlakoztatott jelfeldolgozó egysége van, ahol a vissszavert jelprofiltárolóban (24) egy mérőciklus lefutása során az adó-vevő berendezés által szolgáltatott, vételi jelnek megfelelő legalább egy visszavert jelprofil van tárolva, ahol az elrendezés továbbá egy, a visszavert jelprofiltárolóban (24) tárolt visszavert jelprofilból (E) a mérendő tárgyról visszavert hasznos visszavert jelet megállapító és az impulzus kisugárzása és a hasznos visszavert jel vétele közötti időtartam alapján a tárgy távolságát meghatározó kiértékelő egységgel (25), a mérési környezethez igazított, egy tárolt visszavert jelprofilnak (E) a kiértékelő egység (25) által történő minden egyes kiértékelése során a visszatérő zavarójelek elnyomását lehetővé tevő fix küszöbértékprofilt (F) tároló egysége van, ahol a találmány szerint tárolt visszavert jelprofilból (E) simított és monoton esésű csúszó küszöbértékprofilt (G) képező és tárolóegységgel ellátott egysége (28), továbbá egy, a csúszó küszöbértékprofilt (G) a fix küszöbértékprofillal (F) eredendő küszöbértékprofil (H) képzéséhez összekapcsoló logikai áramköre (29) van, ahol az eredendő küszöbértékprofil (H) a visszavert jelprofiltárolóban (24) tárolt visszavert jelprofil (E) kiértékeléséhez a kiértékelő egységbe (25) van vezetve.

A találmány tárgya eljárás impulzus-futásidő alapján történő távolságmérésre, amelynek során egymást követő mérőciklusokban mindenkor adásfázisban impulzust sugárzunk ki és az adásfázist követő vételi fázisban a vett jelet visszavert jelprofilként tároljuk, továbbá legalább egy visszavert jelprofilból a mérendő tárgyon visszavert hasznos visszavert jelet meghatározzuk és a tárgy távolságát az impulzus kisugárzása és a hasznos visszavert jel vétele közötti időtartamból határozzuk meg, ahol visszatérő zavarójelek elnyomásához a mérési környezethez igazított fix küszöbértékprofilt képezünk, amelyet a tárolt visszavert jelprofil minden egyes kiértékelése során alkalmazunk. A találmány tárgya továbbá elrendezés az eljárás foganatosítására.

Ilyen jellegű eljárást ismertet az US 4 890 266 lajstromszámú szabadalmi leírás, amely tartály töltési szintjének ultrahangimpulzusokkal történő mérésére szolgál. Ilyen jellegű eljárás esetén a visszavert jelprofiltárolóban tárolt visszavert jelprofil a hasznos visszavert jelen kívül a mérőciklus során vett összes egyéb jelet is tartalmazza, amelyek például az ultrahangadó utórezgéséből, zavarjelekből, más felületekről visszavert jelekből, többszörösen visszavert jelekből stb. származhatnak. A fix küszöbértékprofil (amelyet az US 4 890 266 lajstromszámú leírásban „Time varying threshold” vagy „TVT”-nek neveznek), egy, a visszavert jelprofillal korreszpondáló jelprofil, amelyet a mérési környezetben a zavarviszonyokhoz egyszeri alkalommal igazítják, például manuálisan, kezelő személy által. Az igazítás lehetővé teszi az állandóan fellépő zavarjelek figyelembevételét, például a tartályban lévő beépített szerkezeti elemekről visszavert jelek. A hasznos visszavert jel meghatározásához ebben az esetben a tárolt visszavert jelprofilnak nem az összes komponensét vetik alá a kiértékelésnek, hanem csak azon komponenseit, amelyek a fix küszöbértékprofilt túllépik. Ez leegyszerűsítheti és meggyorsítja a hasznos visszavert jel meghatározását.

A fix küszöbértékprofil alkalmazásának előnye csak addig érvényesül, míg a viszonyok a mérési környezetben lényegesen nem változnak. A teljes visszavert jelprofil viszont az abszorpció, a terjedési veszteségek és a visszaverődési feltételek változásának következtében, valamint zavaró zajok miatt stb. jelentős ingadozásnak lehet kitéve. A fix küszöbértékprofil a mérési feltételek ilyen jellegű változásait nem veszi figyelembe addig, amíg azt újra meg nem állapítják és a megváltozott feltételekhez hozzá nem igazítják.

A találmány feladata, hogy a bevezetőben ismertetett olyan jellegű eljárást hozzunk létre, amely a vett visszavert jelprofil tulajdonságainak vonatkozásában fellépő ingadozások gyors figyelembevételét teszi lehetővé anélkül, hogy ehhez meg kellene változtatni a fix küszöbértékprofilt.

A feladat megoldására a találmány szerint olyan eljárást hoztunk létre, amelynek során úgy járunk el, hogy a tárolt visszavert jelprofilból csúszó küszöbértékprofilt képezünk, amikor is a visszavert jelprofilt ingadozásoktól simítással oly módon szabadítjuk meg, hogy eredményként monoton esésű görbét nyerünk, továbbá a csúszó küszöbértékprofil és a fix küszöbértékprofil egymásnak megfelelő értékeiből eredendő küszöbértékprofil képzéséhez a mindenkor nagyobb értéket alkalmazzuk és az eredendő küszöbértékprofilt a tárolt visszavert jelprofilok minden egyes kiértékelése során alkalmazzuk.

A találmány szerinti eljárás esetén a tárolt visszavert jelprofil kiértékelése során alkalmazott eredendő küszöbértékprofil a fix küszöbértékprofilnak felel meg mindaddig, amíg azon mérési feltételek fennállnak, amelyekhez képeztük a fix küszöbértékprofilt. Amennyiben a mérési feltételek megváltoznak, az eredendő küszöbértékprofil olyan tartományokban, amelyekben a zavarkomponensek meghaladják a fix küszöbértékprofilt, a csúszó küszöbértékprofil megfelelő szakaszaiból és az egyéb tartományokban a fix küszöbértékprofil megfelelő szakaszaiból áll. Ezáltal megváltozott mérési feltételek esetén a zavarkomponensek jelentős része vonható ki a kiértékelésből. A csúszó küszöbértékprofil monoton esése biztosítja, hogy a hasznos visszavert jel a csúszó küszöbértékprofilt, és ezáltal az eredendő küszöbértékprofilt is biztonsággal meghaladja.

A csúszó küszöbértékprofil felállításának gyakorisága a mérési feltételek várható változásaitól függően tetszőlegesen választható meg. Mivel a mérési feltételek rendszerint csak lassan változnak, elegendő, ha a csúszó küszöbértékprofilt nagyobb időközönként állítjuk fel, például naponta egyszer. Ennek során lényeges, hogy a

HU 213 594 Β csúszó küszöbértékprofil felállításához nincs szükség kezelő személy által történő hozzáigazításra.

Előnyös, ha a visszavert jelprofil simításához a csúszó küszöbértékprofil minden egyes értékéhez a visszavert jelprofil több, egymást követő értékének középértékét képezzük.

Előnyös továbbá, ha a visszavert jelprofilból a csúszó küszöbértékprofil meghatározott távolságokban lévő támértékeit határozzuk meg és a csúszó küszöbértékprofilnak a támértékek között lévő értékeit lineáris interpolációval képezzük.

Előnyös még, ha a mérőciklus időbeli lefutása során folyamatosan megnöveljük a támértékek közötti távolságokat.

Célszerű, ha a mérőciklus időbeli lefutása során a támértékek közötti távolságokat sorrendben 2-es szorzóval növeljük.

Célszerű továbbá, ha minden egyes támérték képzéséhez a visszavert jelprofil több, egymást követő értékének középértékét képezzük.

Célszerű még, ha a monoton esésű görbe biztosításához a csúszó küszöbértékprofilnak minden egyes, a mérőciklus egy időpontjának megfelelő értékéhez az ezen időponthoz képzett értéket alkalmazzuk, amennyiben kisebb, mint a megelőző időponthoz alkalmazott érték, ellenkező esetben pedig a megelőző időponthoz alkalmazott értéket alkalmazzuk.

A találmány szerinti eljárás foganatosítására olyan elrendezést hoztunk létre, amelynek minden egyes mérőciklusban adóimpulzust kisugárzó és az egyes adóimpulzusok alapján érkező visszavert jeleket vevő adó-vevő berendezése, valamint visszavert jelprofiltárolóval ellátott, az adó-vevő berendezésre csatlakoztatott jelfeldolgozó egysége van, ahol a visszavert jelprofiitárolóban egy mérőciklus lefutása során az adó-vevő berendezés által szolgáltatott vételijeinek megfelelő legalább egy visszavert jelprofil van tárolva, ahol az elrendezés továbbá egy, a visszavert jelpro fiitárolóban tárolt visszavert jelprofilból a mérendő tárgyról visszavert hasznos visszavert jelet megállapító és az impulzus kisugárzása és a hasznos visszavert jel vétele közötti időtartam alapján a tárgy távolságát meghatározó kiértékelő egységgel, a mérési környezethez igazított, egy tárolt visszavert jelprofilnak a kiértékelő egység által történő minden egyes kiértékelése során a visszatérő zavarójelek elnyomását lehetővé tevő fix küszöbértékprofilt tároló egysége van, ahol a találmány szerint tárolt visszavert jelprofilból simított és monoton esésű csúszó küszöbértékprofilt képező és tároló egységgel ellátott egysége, továbbá egy, a csúszó küszöbértékprofilt a fix küszöbértékprofillal eredendő küszöbértékprofil képzéséhez összekapcsoló logikai áramköre van, ahol az eredendő küszöbértékprofil a visszavert jelprofiltárolóban tárolt visszavert jelprofil kiértékeléséhez a kiértékelő egységbe van vezetve.

Előnyös, ha a csúszó küszöbértékprofilt képező egység egy, a csúszó küszöbértékprofilnak a mérőciklus egy-egy meghatározott időpontjához hozzárendelt minden egyes értékét az ezt megelőző időponthoz hozzárendelt értékkel összehasonlító és a kisebb értéket kimenetére juttató legkisebb értékszűrővel van ellátva.

Előnyös továbbá, ha a legkisebb értékszűrő a csúszó küszöbértékprofil egy értékének tárolására szolgáló tárolóval, összehasonlító egységgel, valamint az összehasonlító egység kimeneti jelével vezérelt multiplexerrel van ellátva, ahol az összehasonlító egység és a multiplexer mindenkor egy első bemeneten a csúszó küszöbértékpofiinak elékapcsolt egységek által képzett értékét és egy másik bemeneten a csúszó küszöbértékprofilnak a tárolóban tárolt értékét fogadják, ahol továbbá az összehasonlító egység a multiplexert az összehasonlítás eredményétől függően oly módon vezérli, hogy a kimenetén a két érték közül a kisebbiket leadja és a multiplexer által leadott érték a legkisebb értékszűrő tárolójában kerül tárolásra.

Előnyös még, ha a csúszó küszöbértékprofilt képező egység kimeneti tárolóval van ellátva, amelyben a mérési ciklus időpontjaihoz hozzárendelt tárolóhelyeken a csúszó küszöbértékprofilnak a legkisebb értékszűrő által szolgáltatott értékei vannak tárolva.

Célszerű, ha a csúszó küszöbértékprofilt képező egység visszavert jelprofil tárolására alkalmas bemeneti tárolóval, valamint a visszavert jelprofilnak a bemeneti tárolóban tárolt több értékének középértékét képező egységgel van ellátva, ahol a középértéket képviselő kimeneti jel a legkisebb érték-szűrő bemenetére van vezetve.

Célszerű továbbá, ha a középértéket képező egység bemenetéin a visszavert jelprofil meghatározott számú értékeit fogadó és kimenetén ezen értékek összegét képviselő kimeneti jelet szolgáltató összegzővel, valamint egy, az összegző kimeneti jelét fogadó és az összeget az összeget képező meghatározott számú érték számával - osztó osztóval van ellátva.

Célszerű még, ha a bemeneti tároló és az összegző között közbenső tároló van beiktatva, amelybe a bemeneti tárolóból a visszavert jelprofil összeadandó értékei vannak átvíve.

Előnyös, ha a bemeneti tároló és az összegző között a bemeneti tároló egy-egy kimenetcsoportjáról kimeneti jeleket az összegző bemenetelre átvivő multiplexer van beiktatva.

Előnyös továbbá, ha az egyes kimenetcsoportok egy, a multiplexerre vezetett vezérlőjellel beállítható számú kimenettel vannak ellátva.

Előnyös még, ha egymást követő fázisok - amelyekben egy-egy középértéket képezünk - számlálására való számlálóval, valamint a számláló állása alapján előre meghatározott függvény szerint minden egyes kimenetcsoportban a kimenetek számát meghatározó vezérlőjelet képező dekóderrel van ellátva.

Célszerű, ha a csúszó küszöbértékprofilnak egy meghatározott időponthoz a legkisebb értékszűrő által kiszűrt értékét, valamint az ezt megelőző időponthoz kiszűrt értéket fogadó és lineáris interpolációval meghatározott számú közbenső értéket képező interpolátorral van ellátva.

Célszerű továbbá, ha a közbenső értékek száma egy, az interpolátorra vezetett vezérlőjel segítségével állítható be.

Célszerű még, ha a közbenső értékek száma a dekóder által képzett vezérlőjel segítségével van meghatározva.

Előnyös, ha az interpolátor és a kimeneti tároló között

HU 213 594 Β az interpolátor által szolgáltatott értékeket a kimeneti tároló párhuzamos bemenetelnek egy-egy csoportjához juttató multiplexer van beiktatva.

Előnyös továbbá, ha minden egyes csoport egy, a multiplexerbe juttatott vezérlőjellel beállítható számú bemenettel van ellátva.

Előnyös még, ha minden egyes csoportban lévő bemenetek száma a dekóder által képzett vezérlőjellel van meghatározva.

A találmányt az alábbiakban előnyös kiviteli példák kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással részletesebben is ismertetjük, ahol a rajzon az

1. ábrán tartály töltési szintjének ultrahangimpulzusok segítségével történő mérésére szolgáló elrendezés blokkvázlata, a

2. és 3. ábrán az 1. ábra szerinti elrendezésnél keletkező visszavert jelprofilok diagramjai a technika állása szerinti fix küszöbértékprofillal való összefüggésben, a

4. és 5. ábrán a 2., illetve 3. ábrán bemutatott visszavert jelprofilok diagramjai a találmány szerint alkalmazott küszöbértékprofilokkal való összefüggésben, a

6. ábrán az 1. ábra szerinti elrendezésben alkalmazott, csúszó küszöbértékprofilt előállító egységnek egy első kiviteli alakja, a

7. ábrán az 5. ábrán bemutatott csúszó küszöbértékprofilt előállító egységben alkalmazott legkisebb értékszűrőnek egy előnyös kiviteli alakja, és a

8. ábrán az 1. ábra szerinti elrendezésben alkalmazott, csúszó küszöbértékprofilt előállító egységnek egy második kiviteli alakj a látható.

Az 1. ábrán impulzus-futásidő alapján történő távolságméréshez való példaként olyan elrendezés látható, amely 11 töltőanyaggal ellátott 10 tartály töltési szintjének mérésére szolgál. A 10 tartály felső oldalán az előforduló legmagasabb töltési szint felett 12 ultrahang-átalakító van elrendezve, amely felváltva adóátalakítóként és vevőátalakítóként működik. Az adásfázisban a 12 ultrahang-átalakítót elektromos jel gerjeszti, úgyhogy a 12 ultrahang-átalakító ultrahangimpulzust állít elő, amely függőlegesen lefelé a 10 tartályban lévő 11 töltőanyagra van irányítva. A vételi fázisban a 12 ultrahangátalakító all töltőanyag felületéről visszavert jelet fogadja, amelyet villamos jellé alakít át. Egy-egy adatfázis és egy-egy vételi fázis együtt egy mérőciklust képeznek. A mérőciklusok időbeli sorrendjét és az egyes mérőcikluson belüli folyamatok időbeli lefutását 13 ütemadó vezérli.

Minden egyes mérőciklus kezdetén a 13 ütemadó által indított 14 adóimpulzus-generátor az adatfázison belül a 12 ultrahang-átalakító gerjesztésére szükséges impulzusalakú jelet állít elő a kisugárzandó ultrahanghullám frekvenciájával. Ezt a jelet 15 adás-vétel váltón keresztül vezetjük a 12 ultrahangátalakítóra. Az összes, az adóimpulzus megszűnése után a 12 ultrahang-átalakítóra érkező ultrahangjelet a 12 ultrahang-átalakító villamos vevőjellé alakítja át, amely a 15 adás-vétel váltón keresztül 20 jelfeldolgozó egységbe kerül. Ezen vett ultrahangjelekhez tartozik különösen azon hasznos viszszavert impulzusjel is, amelyet a 12 ultrahang-átalakítótól a 11 töltőanyag felülete ver vissza és amelynek a 12 ultrahang-átalakítótól a 11 töltőanyag felületéig és vissza a 12 ultrahang-átalakítóhoz való futásidejét mérni kell. Ezen fütásidő alapján megállapítható all töltőanyag felületének a 12 ultrahang-átalakítótól való távolsága és ezáltal a 10 tartály töltési ideje.

A 12 ultrahang-átalakító által vett ultrahangjelekhez a hasznos visszavert impulzusjelen kívül különböző zavarjelek is tartoznak, különösen olyan visszavert zavarjelek, amelyek más felületekről, például a tartályban lévő szilárd belső szerkezetekről, a tartályba eső töltőanyagról stb. verődnek vissza. A 20 jelfeldolgozó egységnek egy lényeges feladata abban van, hogy a hasznos visszavert jelet a vett ultrahangjelek összességéből kiválassza, hogy hasznos visszavert jelként ne másik ultrahangjelet értelmezzen és futásidőmérésre alkalmazzon.

A 20 jelfeldolgozó egység logaritmikus 21 erősítővel van ellátva, amelybe a 12 ultrahang-átalakító által előállított villamos vevőjelet a 15 frekvenciaváltón keresztül vezetjük. A logaritmikus 21 erősítő után a 13 ütemadó által vezérelt 22 mintavevő áramkör van kapcsolva, amely a logaritmikus 21 erősítő kimenetijeiéből minden egyes vételi fázis során egy sor mintaértéket vesz, amelyek előnyösen azonos időközönként fordulnak elő. Minden egyes mintaérték a logaritmikusán erősített vevőjelnek a mintavételi időpontban mért amplitúdójával rendelkezik. A 22 mintavevő áramkör után 23 analóg-digitális átalakítóra van kapcsolva, amely minden egyes mintaértéket digitális kódcsoporttá alakít át, amely kódcsoport olyan számot képvisel, amelynek számértéke a mintaérték amplitúdójának felel meg. Az amplitúdó felbontást a digitális kódcsoport helyi értéke határozza meg. Ha például minden egyes mintaértéket a 23 analóg-digitális átalakító segítségével nyolc bites bináris bit-csoporttá alakítunk át, 2⁸ = 256 amplitúdóértéket különböztethetünk meg. Az időbeli felbontást a 22 mintavevő áramkör által vett mintaértékek közötti időköz határozza meg.

A 23 analóg-digitális átalakító által minden egyes vételi fázis során egymás után szolgáltatott digitális kódcsoportok 24 visszavert jelprofiltárolóba jutnak és ott tárolásra kerülnek. A 24 visszavert jelprofiltároló kapacitása legalább akkora, hogy az összes, egy-egy mérőciklus során szolgáltatott digitális kódcsoport tárolására elegendő. Ezen tárolt kódcsoportok képviselik a 10 tartályban a visszavert jelprofilját a teljes méröciklus során. Bizonyos esetekben a 24 visszavert jelprofiltároló kapacitása lényegesen nagyobb, hogy több egymást követő mérőciklusban nyert visszavert jelprofil tárolása és együttes kiértékelése lehetővé váljon.

A 24 visszavert jelprofiltároló 25 kiértékelő egységgel van összekötve, amelynek az a feladata, hogy a 24 visszavert jelprofiltárolóban tárolt visszavert jelprofilon belül felismerje a töltőanyag felületén visszavert hasznos jelet és meghatározza a hasznos visszavert jel futásidejét és ezen futásidő alapján kiszámítsa a 10 tartály töltési szintjét. A 25 kiértékelő egység kimenetén olyan jelet szolgáltat, amely a 10 tartály töltési szintjét képviseli.

HU 213 594 Β

A 2. ábrán a 24 visszavert jelprofiltárolóban tárolt E visszavert jelprofilnak egy példája látható. Az E visszavert jelprofil egy-egy mérőciklus lefutása során mintavételezett és digitalizált vevőjeleknek az amplitúdó-változási görbéjét mutatja t idő függvényében. A t = 0 időpontban a 14 adóimpulzusgenerátor által előállított S adóimpulzus révén kezdődik a 12 ultrahang-átalakító gerjesztése, ahol az S adóimpulzus T_s időtartammal jellemezhető és nagy amplitúdóval a logaritmikus 21 erősítő bemenetére kerül. Az S adóimpulzus után a 12 ultrahangátalakító még bizonyos Tn ideig utánrezeg; ezen idő alatt a visszavert jelprofil nagy adószintről kis vevőszintre exponenciálisan lecsökken. Ahhoz, hogy a 21 erősítőnek az S adóimpulzus által történő túlvezérlését megakadályozzuk, a 21 erősítőt az S adóimpulzus T_sidőtartamára és az S adóimpulzus után következő meghatározott Tb időtartamra elzárjuk, míg a vevőszint előre meghatározott értékre le nem csökken, amely a 2. ábrán bemutatott példa esetén 20 dB-lel egyenlő. Ezen T_Bidőtartam alatt a vevőjelek kiértékelése és ezáltal a távolságmérés nem lehetséges. A 21 erősítő lezárásának megfelelő minimális távolságot, amelytől kezdődően egyáltalán lehetségessé válik a távolságmérés, ezért „blokktávolságnak” nevezzük. A blokktávolsági T_B időtartam egyenlő lehet a teljes utánrezgési Tn időtartammal, ahogy a 2. ábrán látható, vagy pedig ennél rövidebb is lehet.

Az utánrezgési Tn időtartam végéhet csatlakozó vételi fázisban a visszavert jelprofil zajokat tartalmaz, amelyekre olyan P visszavert zavaijelek szuperponálódnak, amelyek a töltőanyag felületén kívül meglévő más viszszaverő felületektől származnak, például a 10 tartályban található szilárd beépített szerkezetektől. A visszavert jelprofilban végül a töltőanyag felületéről visszavert N hasznos visszavert jel jelenik meg, amelyet általában abból ismerhetünk fel, hogy előre meghatározott időtartam mellett nagyobb amplitúdóval rendelkezik, mint a visszavert jelprofil egyéb komponensei. Erős zavarimpulzusok, amelyeknek amplitúdója a hasznos visszavert jelével azonos nagyságba esik, rendszerint a lényegesen rövidebb impulzus-időtartamnak köszönhetően a hasznos visszavert jeltől megkülönböztethetők.

Annak megakadályozására, hogy a 25 kiértékelő egység a szilárd beépített szerkezeti elemektől származó P visszavert zavarjeleket tévesen hasznos visszavert jelként értelmezze, ismert, hogy egy, a visszavert zavarjelnek megfelelő fix küszöbértékprofilt jegyezzenek fel, amelyet a 10 tartály vonatkozásában fellépő zavarjelenségekhez egyszeri alkalommal igazítanak. Példaként látható a 2. ábrán ilyen jellegű, ismert jellegű K fix küszöbértékprofil. A K fix küszöbértékprofil képzésére szokásos módon egy, a visszavert jelprofil középlefutását követő simított görbét állítanak elő, amely a visszavert jelprofilhoz képest oly módon van felfelé eltolva, hogy az utánrezgés által okozott komponensek és a viszszavert jelprofil általában meglévő zavarjelkomponensek azt nem haladják meg. Ezt a görbét kiválasztott tartományokon belül járulékosan megváltoztatják, hogy állandóan visszatérő ismert P visszavert zavarjeleket, amelyek a közép küszöbértékprofilt meghaladják, szintén elnyomják. Ez az igazítás például manuálisan, kezelő személy által biztosítható.

A technika állása szerint a K fix küszöbértékprofilt egy-egy visszavert jelprofil minden egyes kiértékelése során a 25 kiértékelő egységbejuttatjuk. A 25 kiértékelő egység akkor a visszavert jelprofilnak csupán azon tárolt digitális kódcsoportjait vizsgálja, amelyeknek amplitúdóértékei nagyobbak, mint a fix küszöbértékprofrlnak azonos időpontokhoz hozzárendelt digitális kódcsoportjaira jellemző amplitúdóértékei. Ezáltal az E visszavert jelprofil összes olyan komponense, amelyek a 2. ábrán bemutatott diagramban a K fix küszöbértékprofilt nem lépik túl, a kiértékelésben nem vesz részt. Ezáltal megakadályozzák, hogy a P visszavert zavarjelek bármelyikét tévesen hasznos visszavert jelként értelmezzék.

A fentiekben ismertetett eljárás addig működik kifogástalanul, míg a 10 tartályban az akusztikai viszonyok lényegesen meg nem változnak. A teljes visszavert jelprofil viszont az abszorpció, a terjedési veszteségek, a visszaverődési feltételek változásai és zavarjelek stb. következtében jelentős ingadozásoknak lehet kitéve. Az eddig ismert K fix küszöbértékprofil a mérési feltételeknek ilyen jellegű változásait addig nem veszi figyelembe, míg az újonnan nincs megállapítva és a megváltozott feltételekhez igazítva. A 3. ábrán példaként ismét a 2. ábra szerinti K fix küszöbértékprofil, valamint E' visszavert jelprofil látható azonos N hasznos jellel, mint a 2. ábrán, amelyre viszont erős zavarjel szuperponálódik. Ezen zavarjelnek az a következménye, hogy az E' visszavert jelprofilnak szinte az összes tárolt mintaértéke meghaladja a K fix küszöbértékprofilt és ezáltal a 25 kiértékelő egységben az N hasznos jel felismerésére kerül alkalmazásra. Ez megnöveli annak veszélyét, hogy a visszavert jelprofilnak egy másik impulzuscsúcsa tévesen hasznos jelként kerüljön értékelésre.

A visszavert jelprofil ilyen jellegű változásaihoz történő önműködő igazítás érdekében az 1. ábra szerinti 20 jelfeldolgozó egység esetén a 25 kiértékelő egységbe vezetett küszöbértékprofilt egy F fix küszöbértékprofilt egy G csúszó küszöbértékprofillal való összekapcsolása révén képezzük. Az F fix küszöbértékprofil - hasonlóképpen mint az E visszavert jelprofil a 24 visszavert jelprofiltárolóban - digitális kódcsoportok alakjában fix küszöbértékprofilt képező 26 egységben van tárolva, viszont abban különbözik a 2. és 3. ábra szerinti hagyományos K fix küszöbértékprofiltól, hogy kizárólagosan az állandóan visszatérő P visszavert zavarjel elnyomására szolgál. A 10 tartályban mindenkor uralkodó zavarviszonyokhoz való szükséges igazítás 27 illesztőegység segítségével történhet, például manuálisan, kezelő személy által. Ezenkívül az 1. ábra szerinti 20 jelfeldolgozó egység járulékosan csúszó küszöbértékprofilt képező 28 egységet tartalmaz, amely a 24 visszavert jelprofiltárolóban tárolt visszavert jelprofilokból G csúszó küszöbértékprofilt állít elő, amely 39 logikai áramkörben a 26 egység által szolgáltatott F fix küszöbértékprofillal kerül összekapcsolásba. A G csúszó küszöbértékprofil képzésének céljára az E visszavert jelprofilt simító legkisebb értékszűrő segítségével ingadozásoktól megszabadítjuk. A simítást oly módon végez5

HU 213 594 Β zük, hogy annak eredményeként monoton esésű görbét nyerünk, amelyet szintén digitális kódcsoportok alakjában a 28 egységben tárolunk. A logikai összekapcsolás oly módon valósul meg, hogy az F fix küszöbértékprofilnak és a G csúszó küszöbértékprofilnak azonos időpontokban megfelelő amplitúdóértékeit összehasonlítjuk és a két érték közül a nagyobbikat a 29 logikai áramkörben tároljuk. Az ily módon a 29 logikai áramkörben tárolt digitális kódcsoportok összessége eredendő H küszöbértékprofilt képez, amelyet a 25 kiértékelő egységbe vezetünk.

Ezen intézkedések eredménye a 4. és 5. ábrán látható. A 4. ábrán látható ismét a 2. ábra szerinti E visszavert jelprofil, valamint a 26 egységben tárolt F fix küszöbértékprofil, továbbá a 28 egységben tárolt G csúszó küszöbértékprofil, és az F fix küszöbértékprofil és a G csúszó küszöbértékprofil összekapcsolása révén a 29 logikai áramkörben nyert eredendő H küszöbértékprofil, amelyet a 25 kiértékelő egységbe juttatunk. Az F fix küszöbértékprofil csupán a négyszög alakú csúcsokból áll a visszatérő P visszavert zavarjel helyein. A G csúszó küszöbértékprofil a visszavert jelprofilt monoton esésű görbe alakjában követi, amely görbe lényegében a legnagyobb és a legkisebb zavarcsúcsok között hozzávetőlegesen középen található. Az eredendő H küszöbértékprofil a P visszavert zavarjel helyein az F fix küszöbértékprofilnak, egyéb helyen pedig a G csúszó küszöbértékprofilnak felel meg. A monoton esésnek köszönhetően a G csúszó küszöbértékprofil a P visszavert zavarjel és az N hasznos visszavert jel helyein nem emelkedik, úgyhogy ezen visszavert jelek egyértelműen megkülönböztethetők a G csúszó küszöbértékprofiltól. Mivel viszont a P visszavert zavarjelet minden esetben az F fix küszöbértékprofil elnyomja, csak az N hasznos visszavert jel kerül felismerésre és kiértékelésre. A 25 kiértékelő egység természetesen úgy van kiképezve, hogy az eredendő H küszöbértékprofilt túllépő zavar- és zajjelcsúcsokat nem veszi figyelembe; az E visszavert jelprofil kiértékelendő amplitúdójához való vonatkoztatási vonalként nem az alapvonalat (t tengely), hanem az eredendő H küszöbértékprofilt alkalmazzuk és a 25 kiértékelő egység hasznos visszavert jelként ismeri fel azon visszavert jelet, amely ezen vonatkoztatási vonalat a legnagyobb mértékben túllépi.

Az 5. ábrán látható megfelelő módon az F fix küszöbértékprofil, a G csúszó küszöbértékprofil és a H küszöbértékprofil a 3. ábra szerinti E' visszavert jelprofil esetén. Az F fix küszöbértékprofil azonos lefutású, mint a 4. ábra szerinti. A G csúszó küszöbértékprofil követi a megváltozott E' visszavert jelprofilt és ezért lényegesen eltér a

3. ábrán bemutatott csúszó küszöbértékprofiltól. A G csúszó küszöbértékprofil monoton esésének következtében az N hasznos visszavert jel jól felismerhetően kiemelkedik az eredendő H küszöbértékprofilból.

A 6. ábrán látható a csúszó küszöbértékprofilt képező 28 egységnek egy előnyös kiviteli alakja, amely a 24 visszavert jelprofiltárolóban tárolt E visszavert jelprofilból az előbbiekben ismertetett jellegű G csúszó küszöbértékprofilt állít elő. Példaként feltételezzük, hogy minden egyes, a 24 visszavert jelprofiltárolóban tárolt visszavert jelprofil egyenként k-bites n bináris kódcsoportokkal van képviselve, amelyeket a vételi jel n mintaértékének digitalizálása révén képzőnk. Minden egyes kódcsoport számértéket képvisel, amely a mérőciklusnak egy meghatározott időpontjában a visszavert jelprofil amplitúdóját jellemzi, kifejezi.

A 6. ábra szerinti, csúszó küszöbértékprofil előállítására szolgáló egység egyenként k-bites, n tárolóhellyel ellátott 31 bemeneti tárolót tartalmaz, amelynek tárolókapacitása így egy teljes visszavert jelprofil tárolására elegendő. A 31 bemeneti tárolónak n párhuzamos 31 a bemenettel ellátott bemenetcsoportja, soros 3 lb bemenete és soros 31c kimenete van. A párhuzamos 31a bemenetek egy tárolt visszavert jelprofil n kódcsoportjának átviteléhez a 24 visszavert jelprofil tároló megfelelő párhuzamos kimeneteivel vannak összekötve. A soros 31b bemenet a soros 31c kimenettel van összekötve úgy, hogy a 31 bemeneti tárolóban tárolt n kódcsoport a folyamatban állandóan részt vesz. A 31 bemeneti tároló előnyösen n regiszterfokozattal ellátott léptető regiszterként van kiképezve, ahol minden egye regiszterfokozat egy k-bites bináris kódcsoport fogadására alkalmas és a 31 bemeneti tárolónak egy tárolóhelyét képezi.

A 31 bemeneti tároló 31c kimenete 32 közbenső tároló soros 32a bemenetével van összekötve, ahol a 32 közbenső tároló egyenként k-bites m tárolóhellyel van ellátva, ahol m<n. A 32 közbenső tároló előnyösen léptető regiszterként van kiképezve, amelynek m regiszterfokozata van, ahol minden egyes regiszterfokozat egy k-bites bináris kódcsoport befogadására alkalmas és a 32 közbenső tárolónak egy tárolóhelyét képezi. Az m tárolóhelyen tárolt kódcsoportok m párhuzamos 32b kimeneten állnak rendelkezésre. A 32 közbenső tároló m párhuzamos 32b kimenetei 33 összegző m párhuzamos bemenetelre vannak kötve, amely 33 összegző 33a kimenetén digitális jelet szolgáltat, amely azon számértékek összegét képviseli, amelyeket bemenetelre vezetett kódcsoportok fejeznek ki. Ezen digitális jelet 34 osztóba vezetjük, amely a 33 összegző által szolgáltatott összeget azon kódcsoportok számával osztja, amelyekből az öszszeget képeztük. Az osztás eredménye k-bites bináris kódcsoport alakjában a 34 osztó 34a kimenetére kerül. Ezáltal a 34a kimenetén megjelenő kódcsoport a 32 közbenső tárolóban tárolt kódcsoportok aritmetikai középértékét képviseli.

A 34 osztó 34akimenete 35 legkisebb értékszűrő 35a bemenetével van összekötve. A 35 legkisebb értékszűrő működésmódját az alábbiakban a 7. ábrán bemutatott kiviteli példa kapcsán még részletesebben is ismertetjük. A 35 legkisebb értékszűrő 35b kimenetén megjelenő digitális kódcsoportok 36 kimeneti tároló soros 36a bemenetére kerülnek, amely 36 kimeneti tároló egyenként k-bites n tárolóhellyel rendelkezik és ezáltal azonos tárolókapacitású, mint a 31 bemeneti tároló. A 36 kimeneti tároló n tárolóhelyein tárolt digitális kódcsoportok n párhuzamos 36b kimeneten állnak rendelkezésre. A 36b kimenetek az 1. ábra szerinti, csúszó küszöbértékprofil előállítására szolgáló 28 egység kimenetének felelnek meg és a 29 logikai áramkörrel össze vannak kötve. A 36 kimeneti tároló előnyösen azonos módon,

HU 213 594 Β mint a 31 bemeneti tároló, léptető regiszterként van kialakítva.

A 6. ábrán bemutatott, csúszó küszöbértékprofil előállítására szolgáló egység továbbá 37 vezérlő áramkörrel van ellátva, amely a fentiekben leírt 31-36 hivatkozási jelekkel jelölt szerkezeti egységek számára a szükséges ütem, visszaállító- és vezérlőjeleket szolgáltatja és a 13 ütemadótól vezérlő- és ütemjeleket fogad.

A 35 legkisebb értékszürőnek a 7. ábrán bemutatott kiviteli példája 41 összehasonlító egységgel, a 41 összehasonlító egység segítségével vezérelt 42 multiplexerrel, valamint egy bináris kódcsoport számára 43 tárolóval van ellátva.

A 35 legkisebb értékszürőnek a 34 osztó kimeneti jeleit fogadó 35a bemenete a 41 összehasonlító egység egy 41 a bemenetével és a 42 multiplexer egy 42a bemenetével van összekötve. A 43 tárolónak egy 43a kimenete a 41 összehasonlító egység második 41b bemenetével és a 42 multiplexer második 42b bemenetével van összekötve. A 41 összehasonlító egység 41c kimenete a 42 multiplexernek egy vezérlő bemenetével van összekapcsolva. A 42 multiplexer kimenete a 35 legkisebb értékszűrő 35b kimenetét képezi és a 43 tároló 43b bemenetével van összekötve. A 43 tároló második 43c kimenettel van ellátva, amely a 35 legkisebb értékszűrő 35c kimenetének felel meg, viszont a 6. ábra szerinti elrendezés esetén nincs alkalmazva.

Minden egyes munkaciklus kezdetén, amelynek során G csúszó küszöbértékprofilt állítunk elő, a 43 tárolóban a 37 vezérlő áramkör által 43d vezérlő bemenetre juttatott visszaállító jel segítségével a legnagyobb számértékű kódcsoportot állítjuk be. A mérőciklus során sorban a 34 osztó felöl érkező kódcsoportokat a 41 összehasonlító egység 41a bemenetére és a 42b multiplexer 42a bemenetére juttatjuk és minden egyes ilyen jellegű kódcsoport vételével egyidejűleg a 43 tárolóban tárolt kódcsoportot a 41 összehasonlító egység 41b bemenetére és a 42 multiplexer 42b bemenetére juttatjuk. A 41 összehasonlító egység a 41a és 41b bemenetéin lévő kódcsoportokat hasonlítjuk össze és 41c kimenetén Q jelet szolgáltat, amelynek értéke „ 1”, ha a 4 lb bemeneten lévő kódcsoport számértéke nagyobb, mint a 41a bemenetén lévő kódcsoporté, míg a Q jel értéke „0”, ha a 41b bemeneten lévő kódcsoport számértéke kisebb, mint a 41a bemenetén lévő kódcsoporté, vagy ha mindkét kódcsoport számértéke azonos. Amennyiben a 42 multiplexer vezérlő bemenetére vezetett Q jel értéke „1”, a 42 multiplexer a 42a bemenetre vezetett kódcsoportot a 35b kimenetre átviszi. Ha a Q jel értéke „0”, a 42 multiplexer a 42b bemeneten lévő kódcsoportot a 35b kimenetre viszi át. Ezáltal a 32 multiplexer a két 42a, 42b bemenetéin lévő kódcsoportok közül a mindenkor kisebb számértékűt továbbítja a 35b kimenethez. A 35b kimeneten mindenkor megjelenő kódcsoport ezt követően új tárolótartalomként a 43 tárolóba kerül.

A 35 legkisebb értékszürő fentiekben leírt működésmódja azt a hatást eredményezi, hogy a 43 tárolóban mindenkor a kisebb számértékű kódcsoport van tárolva, amely a vizsgált időpontig a munkaciklus lefutása alatt előfordult. A tárolt kódcsoport a 35b kimeneten kerül kiadásra, amíg a 34 osztó által leadott kódcsoportok számértékei nagyobbak, mint a tárolt kódcsoporté. Amennyiben viszont a 34 osztó felöl érkező kódcsoport kisebb számértékű, mint a tárolt kódcsoport, azt a tárolt kódcsoport helyett a 35b kimenethez továbbítjuk és a 43 tárolóban tárolt kódcsoportot ezt követően a kisebb számértékű új kódcsoporttal helyettesítjük.

A 35 legkisebb értékszűrő második 43c kimenetén a 43 tárolóban tárolt kódcsoport a 35b kimenetére kiadott kódcsoporttal egyidejűleg jelenik meg, mielőtt a 35b kimenetére kiadott kódcsoport új tartalomként a 43 tárolóba kerül bevitelre. így tehát a 35b és 35c kimeneteken egyidejűleg a 42 multiplexer által leadott legutolsó és utolsó előtti kódcsoport áll rendelkezésre.

Az alábbiakban részletesebben térünk ki a csúszó küszöbértékprofilnak egy munkaciklus során a fentiekben leírt és a 6. és 7. ábrán bemutatott elrendezésekben történő képzésére. A munkaciklus kezdetén egy, a 24 visszavert jelprofiltárolóban tárolt visszavert jelprofil n kódcsoportjait a 31 a bemeneteken keresztül a 28 egység 31a bemeneti tárolójába párhuzamosan bevisszük. Ezen kódcsoportokat a 37 vezérlő áramkör által szolgáltatott ütemjelek segítségével léptető regiszterként kiképzett 31 bemeneti tárolóban továbbléptetjük úgy, hogy sorban a 31c kimeneten jelennek meg és a 3 lb bemeneten keresztül ismét a 31 bemeneti tárolóba kerülnek. Ezzel egyidejűleg minden egyes, a 31c kimeneten megjelenő kódcsoportot a 32 közbenső tárolóba juttatunk és abban a 37 vezérlő áramkör által szolgáltatott ütemjelek vezérlésének segítségével azonos ütemben léptetjük, mint a 31 bemeneti tárolóban tárolt kódcsoportokat. lg tehát a 32 közbenső tároló a 31 bemeneti tárolóból érkező kódcsoportokkal töltődik addig, míg az első m kódcsoportok bevitelét követően teljes mértékben fel nem töltődik. További kódcsoportok bevitele esetén mindenkor az utoljára bevitt m kódcsoport marad a 32 közbenső tárolóban, míg a korábban bevitt kódcsoportok eltűnnek. A kódcsoportoknak a 32 közbenső tárolóba való bevitelére vonatkozó időbeli sorrend megfelel a visszavert jelprofil kódcsoportjainak egy mérőcikluson belüli képzésére vonatkozó időbeli sorrendnek: első lépésben az 1. számú kódcsoport kerül bevitelre, amely egy mérőciklus kezdetén elsőként a vételijei letapogatásával (mintavételezésével) és a mintaérték digitalizálásával kerül kialakításra, majd ezt követően kerül bevitelre a 2. számú kódcsoport stb., míg végül a mérőciklus végén képzett utolsó n-edik kódcsoport kerül bevitelre.

A 33 összegző minden egyes kódcsoportnak a 32 közbenső tárolóba való bevitelét követően a 32 közbenső tárolóban lévő összes kódcsoport számértékének összegét képezi és a 33a kimenetén a 34 osztó számára egy, ezen összeget képviselő kódcsoportot szolgáltat. A 34 osztó minden egyes, a 33 összegző felől érkező kódcsoport számértékét a 32 közbenső tárolóban lévő kódcsoportok számával osztja el és kimenetén az osztás eredményének számértékét, azaz a 32 közbenső tárolóban lévő kódcsoportok számértékeinek aritmetikai középértékét képviselő kódcsoportot szolgáltat. Ahogy a fentiekben már leírtuk, a 35 szűrő minden egyes, a 34 osztó

HU 213 594 Β felől érkező kódcsoport vonatkozásában a 35b kimenetén olyan kódcsoportot szolgáltat, amelynek számértéke az egyik, ugyanazon munkacikluson belül nyert legkisebb középértéknek felel meg. Ezen legkisebb értéket képviselő kódcsoportok a 35 legkisebb értékszűrő 35b kimenetén azonos ütemben jelennek meg, amelyben a kódcsoportoknak a 31 bemeneti tárolóból a 32 közbenső tárolóba való átvitel is megvalósul. A legkisebb értékre vonatkozó kódcsoportok ebben az ütemben a 36 kimeneti tárolóba kerülnek bevitelre és azon belül továbbléptetésre.

Miután a 31 bemeneti tárolóban lévő visszavert jelprofil n kódcsoportjait a 32 közbenső tárolóba átvittük, a 36 kimeneti tárolóban így n kódcsoport van, amelyek sorrendben kisebb vagy legfeljebb azonos számértékkel rendelkeznek. Ezen kódcsoportok képezik a G csúszó küszöbértékprofilt, amelynek görbéje így tehát monoton eséssel jellemezhető.

A 36 kimeneti tárolóban lévő G csúszó küszöbértékprofil n kódcsoportját a 36b kimeneteken keresztül párhuzamosan a 29 logikai áramkörbejuttatjuk (1. ábra) és abban a fix küszöbértékprofil képzésére szolgáló 26 egységben tárolt F fix küszöbértékprofillal kapcsoljuk össze. Az összekapcsolás egyszerű módon azáltal történik, hogy a G csúszó küszöbértékprofil minden egyes kódcsoportját az F fix küszöbértékprofil megfelelő kódcsoportjával hasonlítjuk össze és a nagyobb számértékü kódcsoportot kiválasztjuk és tároljuk. Az ily módon kiválasztott és tárolt kódcsoportok együtt képezik az eredendő H küszöbértékprofilt, amelyet a 25 kiértékelő egységbe vezetünk.

A 8. ábrán a csúszó küszöbértékprofil képzésére szolgáló egységnek egy további kiviteli alakja látható, amely az 1. ábra szerinti egység kialakítására alkalmazható. A 8. ábra szerinti, csúszó küszöbértékprofil képzésére szolgáló egység egyenként k-bites n tárolóhellyel rendelkező 51 bemeneti tárolóval van ellátva, amelynek tárolókapacitása így tehát egy teljes visszavert jelprofil tárolására is elegendő. Az 51 bemeneti tároló n párhuzamos 51a bemenetet tartalmazó bemenetcsoporttal, valamint n párhuzamos kimenetet tartalmazó kimenetcsoporttal van ellátva. Az n párhuzamos 51 a bemenet egy tárolt visszavert jelprofil n kódcsoportjainak átviteléhez a 24 visszavert jelprofil-tárolóval van összekötve. Az 51 bemeneti tároló n párhuzamos kimenete egy bemeneti 52 multiplexer n párhuzamos 52a bemenetével van összekötve. Az 52 multiplexer párhuzamos 52b kimenetei 53 összegzőre vannak csatlakoztatva, amely hasonlóképpen, mint a 6. ábrán bemutatott 33 összegző, m kódcsoport számértékeinek összegét képezi, amely m kódcsoportot az 52 multiplexer bemenetére juttatott n kódcsoportjából választja ki. Az 53 összegzőnek ezen összeget képviselő digitális kimenőjele 54 osztóba kerül, amely - hasonlóképpen, mint a 6. ábrán bemutatott 34 osztó - az összeget azon kódcsoportok számával osztja el, amelyekből az összeget képeztük, az 54 osztó az osztás eredményét digitális kódcsoport alakjában 54a kimenetén adja le. így tehát az 54a kimeneten megjelenő kódcsoport az 53 összegző által összeadott számértékek aritmetikai középértékét képviseli.

Az 54 osztó 54a kimenete 55 legkisebb értékszűrő 55a bemenetével van összekötve, ahol az 55 legkisebb értékszűrő működésmódja azonos, mint a 6. ábrán bemutatott 35 legkisebb érték-szűrőé. Az 55 legkisebb értékszűrő például a 7. ábrán bemutatott módon lehet kialakítva. Az 55 legkisebb értékszürő két 55b és 55c kimenete a 7. ábrán bemutatott 35 legkisebb értékszűrő 35b, illetve 35c kimenetének felel meg. A 8. ábrán bemutatott 55 legkisebb értékszűrő tehát két 55b és 55c kimenetén egyidejűleg az utolsó és az utolsó előtti kiszűrt kódcsoportot szolgáltatja az addig előfordult legkisebb számértékekkel. Az 55c kimeneten leadott utolsó előtti kódcsoportot I kódcsoportnak, az 55b kimeneten leadott utolsó kódcsoportot pedig II kódcsoportnak nevezzük.

Az 55 legkisebb értékszűrő 55c és 55b kimenetei interpolátor két bemenetével vannak összekötve, amely 56 interpolátor az I és II kódcsoportok számértékei között (m-1) lépésben lineáris interpolációt végez és kimenetein az interpolációs értékeknek megfelelő (m-1) kódcsoportot, valamint a II kódcsoportot adja ki. Az 56 interpolátor kimenetei egy kimeneti multiplexer megfelelő számú 57a bemenetével vannak összekötve, amely 57 multiplexer n kimenettel rendelkezik, amelyek kimeneti 58 tároló n bemenetével vannak összekötve. A kimeneti 58 tároló egyenként k-bites n tárolóhellyel rendelkezik és ezáltal azonos kapacitású, mint az 51 bemeneti tároló. A kimeneti tároló n tárolóhelyén tárolt kódcsoportok n párhuzamos 58a kimeneten állnak rendelkezésre, amelyek az 1. ábra szerinti, csúszó küszöbértékprofil képzésére szolgáló 28 egység kimenetének felelnek meg. A 8. ábrán bemutatott kimeneti 58 tároló azonos funkciójú, mint a 6. ábrán bemutatott elrendezésben szereplő 36 kimeneti tároló; egy munkaciklus végén a kimeneti 58 tárolóban egy teljes G csúszó küszöbértékprofil értékei vannak tárolva.

A 8. ábrán bemutatott, csúszó küszöbértékprofil képzésére szolgáló egység továbbá 60 vezérlő áramkörrel van ellátva, amely az előbbiekben leírt 51 -5 8 hivatkozási jelekkel jelölt szerkezeti egységek számára a szükséges ütem-, visszaállító- és vezérlőjeleket szolgáltatja és ezáltal lényegében azonos fúnkciójú, mint a 6. ábra szerinti, csúszó küszöbértékprofil előállítására szolgáló egységben alkalmazott 37 vezérlő áramkör. A 60 vezérlő áramkör járulékosan 61 számlálónak számláló impulzusokat szolgáltat, amely 61 számláló i számlálóállása a óla és 61b kimeneteken áll rendelkezésre. A 61b kimenetre 62 dekóder van csatlakoztatva, amely az i számlálóállásból m számot képez, amelyet a bemeneti 52 multiplexerbe, az 53 összegzőbe, az 54 osztóba, a kimeneti 57 multiplexerbe, valamint 63 alszámlálóba (szubszámláló) vezetünk. Ezen egységek fúnkciói egy munkaciklus lefutásának az alábbiakban részletezett leírásából válnak érthetővé.

A 6. ábrán bemutatott, csúszó küszöbértékprofil képzésére szolgáló egységgel szembeni lényeges különbség abban van, hogy a 8. ábra szerinti, csúszó küszöbértékprofil képzésére szolgáló egységben a kimeneti 58 tárolóban lévő csúszó küszöbértékprofil nem mind8

HU 213 594 Β egyik értékét az 51 bemeneti tárolóban lévő visszavert jelprofil értékeiből állapítjuk meg közvetlenül, hanem q+1 támpontok vannak, amelyek O...i..q tartományok sarokértékei, ahol ezen tartományok mindegyikében a közbenső értékeket lineáris interpoláció révén nyerjük. Az egymás után feldolgozott tartományokat a 61 számlálóval határozzuk meg, amely mindegyik munkaciklusban O-tól q-ig számlál. Minden egyes tartomány vonatkozásában a csúszó küszöbértékprofil m értéket képezzük, erre a célra a támpontoknak megfelelő két sarokértékhez kiegészítésképpen interpoláció révén (m-1) közbenső értéket kell képezni. A tartományok O-tól q-ig növekvő nagyságúak és ennek megfelelően a támpontok közötti távolság és az egyes tartományok számára képzendő értékek m száma növekszik. A növekedést a 62 dekóder határozza meg és ezen növekedést tetszőlegesen választhatjuk meg. Az alábbiakban leírt példa esetén feltételezzük, hogy a 62 dekóder az m számot az i számlálóállás alapján a következő összefüggés szerint képzi: m = 2'

Ez azt jelenti, hogy minden egyes tartomány 2-es szorzóval nagyobb, mint az ezt megelőző tartomány.

Minden egyes munkaciklus kezdetén egy teljes viszszavert jelprofil n kódcsoportja az 51 bemeneti tárolóba kerül bevitelre. A 61 számláló és a 63 alszámláló 0-ra van visszaállítva. Az 55 legkisebb értékszürőben, ahogy a fentiekben a 7. ábra alapján ismertettük, a 43 tárolóban a lehető legnagyobb számértékű kódcsoport van beállítva.

A bemeneti 52 multiplexert a 62 dekódertől érkező m számértékü jel oly módon vezérli, hogy 52a bemeneteket tartamazó bemenetcsoportjának m-től (m-l)-ig terjedő számú bemenetelre vezetett kódcsoportokat az 52b kimeneteket tartalmazó kimenetcsoportjának O-tól (m-Íjig terjedő számú kimenetelre adja ki. Ezáltal minden olyan tartomány számára, amelynek száma a 61 számláló számlaállása által van meghatározva, az 51 bemeneti tárolóban lévő visszavert jelprofilból a bemeneti 52 multiplexer segítségével m értéket választunk ki és azt az 53 összegzőbe juttatjuk.

A munkaciklus kezdetén a 61 számláló számlálóállása i = 0 és ennek megfelelően a 62 dekóder m = 1 értéket ad ki. A bemeneti 52 multiplexer 1-es bemenetére juttatott kódcsoportot 0 számmal jelölt kimenetére juttatja. Az 53 összegzőben képzett összeg, valamint az 54 osztóban képzett középérték ezen egyetlenegy kódcsoport számértékének felel meg. Mivel ezen számérték rendszerint kisebb, mint az 55 legkisebb értékszűrő tárolójában tárolt legnagyobb érték, ezért az 55 legkisebb értékszürő 55b kimeneten II értékként kerül kiadásra.

Minden egyes, a 62 dekóder által szolgáltatott m érték vonatkozásában a 63 alszámláló m számlálóimpulzust számlál 0 számlálóállástól (m-1) számlálóállásig, ezáltal vezérli a lineáris interpoláció (m-1) lépéseit az 56 interpolátorban. Mivel a vonatkozó kezdeti fázisban m = 1, a 63 alszámlálóban számlálás és ennek következtében az 56 interpolátorban interpoláció nem valósul meg. A II érték az 56 interpolátor 1 kimenetétől a kimeneti 57 multiplexer 0 számmal jelölt bemenetére kerül átvitelre. Egyúttal a II érték az 55 legkisebb értékszűrő 43 tárolójában kerül tárolásra.

A kimeneti 57 multiplexer a bemeneti 52 multiplexerhez képest fordított működésű: az 57 multiplexert a 62 dekódertől érkező m számértékű jel oly módon vezérli, hogy 50a bemeneteket tartalmazó bemenetcsoportjának O-tól (m-l)-ig terjedő számmal jelölt bemenetelre juttatott kódcsoportokat 57b kimeneteket tartalmazó kimenetcsoportjának m-től (2m-l)-ig terjedő számmal jelölt kimeneteire juttatja. Mivel a 62 dekóder a vonatkozó kezdeti fázisbanm az m = 1 értéket szolgáltatja, az 50a bemeneteket tartalmazó bemenetcsoportjának 0-val jelölt bemenetére juttatott kódcsoport az 57b kimeneteket tartalmazó kimenetcsoportjának 1 számmal jelölt kimenetére kerül kiadásra és az azzal összekapcsolt bemenettel a kimeneti 58 tárolóba kerül. Ezen kódcsoport az első támpontot és ezáltal a képzendő csúszó küszöbértékprofil első 1 tartományának kezdeti sarokértékét képviseli. Ezen kódcsoport a mérőciklus első mintavételezési időpontjához hozzárendelt tárolóhelyen kerül tárolásra az 58 tárolóban.

A munkaciklus következő fázisa akkor kezdődik, ha a 61 számláló számlálóállása i = 1 értéket vesz fel úgy, hogy a 62 dekóder m = 2 értéket ad le. A bemeneti 52 multiplexer az 52a bemeneteket tartalmazó bemenetcsoportjának 2-es és 3-as számmal jelölt bemenetekre juttatott kódcsoportokat az 52b kimeneteket tartalmazó kimeneté soportjának 0 és 1 számmal jelölt kimeneteken keresztül az 53 összegzőbejuttatja, amely ezen két kódcsoport számértékeinek összegét képezi. Ezt az összeget az 54 osztóban m = 2 értékkel osztjuk el. Az ezáltal nyert középértéket az 55 legkisebb értékszürő 55b kimenetén II értékként adja ki, amennyiben az kisebb, mint az előző fázisban tárolt érték, amely egyidejűleg I értékként az 55c kimeneten kerül kiadásra; ellenkező esetben a tárolt érték a két 55b és 55c kimeneten II értékként és I értékként kerül kiadásra. A két I és II érték a tartomány sarokértékeit képezik.

Mivel a 63 alszámláló m = 2 érték vonatkozásában O-tól 1-ig számol, az 56 interpolátorban interpolációs lépés valósul meg, amikor is lineáris interpoláció révén az I és II értékek között egy közbenső értéket képzőnk. A közbenső értéket és a II értéket képviselő kódcsoportok az 56 interpolátor két kimenetén kerülnek kiadásra, amely kimenetek a kimeneti 57 multiplexer 57a bemeneteket tartalmazó bemenetcsoportjának 0 és 1-es számmal jelölt bemenetelre vannak összekötve. A kimeneti 57 multiplexer ezen kódcsoportokat az 57 kimeneteket tartalmazó kimenetcsoportjának 2-es és 3-as számmal jelölt kimenetein keresztül a kimeneti 5 8 tároló megfelelő bemenetelre juttatja és azok ott a kimeneti 58 tárolóban a mérőciklus második, illetve harmadik mintavételi időpontjához hozzárendelt tárolóhelyeken tárolásra kerülnek.

A fentiekben leírt folyamatok fázisról fázisra megismétlődnek a 61 számláló i számlálóállásának egymást követő értékeinek vonatkozásában a támpontok növekvő távolságokkal és a támpontok közötti interpolációk számának megfelelő növekedésével. Az alábbi táblázat mutatja az 52, 57 multiplexerek be- és kimeneteit, valamint az interpolációk számát, amelyet az i különböző értékeinek vonatkozásában a csúszó küszöbértékprofil értékeinek képzésére alkalmazunk:

HU 213 594 Β

i	0	1	2	3	4	i
m	1	2	4	8	16	2’
52a bemenetek	1	2,3	4..7	8..15	16.31	m..(2m-l)
52b kimenetek	0	0,1	0..3	0..7	0..15	0..(m-l)
interpolációk	0	1 , 3	7	15	(m-1)
57a bemenetek	0	0,1	0..3	0..7	0..15	0..(m-l)
57b kimenetek	1	2,3	4..7	8..15	16..31	m..(2.-l)

A q számú fázis alatt az 51 bemeneti tárolóban lévő visszavert jelprofil összes n kódcsoportja feldolgozásra kerül és a kimeneti 58 tárolóban a teljes G csúszó küszöbértékprofil n kódcsoportja található, amely G csúszó küszöbértékprofil a fentiekben leírt módon a 29 logikai áramkörben az F fix küszöbértékprofillal a 25 kiértékelő egységbe vezetendő H küszöbértékprofil képzésének céljára összekapcsolható.

A 8. ábrán bemutatott kiviteli példa esetén szintén monoton esésű csúszó küszöbértékprofilt nyerünk, mivel az 55 legkisebb értékszűrő által kiválasztott táróért ékek sorrendben kisebbek vagy legfeljebb azonosak és a lineárisan interpolált közbenső értékek olyan amplitúdóknak felelnek meg, amelyek a két támérték amplitúdója között található. Ez a kiviteli alak a csúszó küszöbértékprofil még jobb simítását teszi lehetővé, mint a 6. ábra szerinti kiviteli alak. Az interpolációs tartományok fokozódó növekedése lehetővé teszi a csúszó küszöbértékprofil jobb igazítását a visszavert jelprofil sajátosságaihoz. A kezdeti tartományban, amelyben a visszavert jelprofil nagyobb ingadozásoknak van kitéve, különösen az ultrahang-átalakító utánrezgése miatt és az esetlegesen meglévő közelebbi célpontokról való visszaverődése következtében az interpolációs tartományok kisebbek, úgyhogy a csúszó küszöbértékprofil a visszavert jelprofilt nagyobb változások ellenére is jól követi. Ezzel szemben a mérőciklus későbbi szakaszaiban, amelyek nagyobb mérési távolságoknak felelnek meg, nagyobb interpolációs tartományok elegendőek, a csúszó küszöbértékprofilnak a visszavert jelprofilhoz való megfelelő igazításához.

Szakember számára nyilvánvaló, hogy az 5., 6. és 7. ábrákon bemutatott kapcsolási elrendezéseket nem kell szükségszerűen diszkrét kapcsolások alkalmazásával kialakítani, hanem azokat alkalmasan programozott mikrokomputer funkcióival is megvalósíthatjuk. Ebben az esetben előnyösen a 24 visszavert jelprofiltároló, a 25 kiértékelő egység, a fix küszöbértékprofil képzésére szolgáló 26 egység és az 1. ábra szerinti 29 logikai áramkör is ugyanazon mikrokomputer funkcióival valósítható meg.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás impulzus-futásidő alapján történő távolságmérésre, amelynek során egymást követő mérőciklusokban mindenkor adásfázisban impulzust sugárzunk ki és az adásfázist követő vételi fázisban a vett jelet visszavert jelprofilként tároljuk, továbbá legalább egy visszavert jelprofilból a mérendő tárgyról visszavert hasznos visszavert jelet meghatározzuk és a tárgy távolságát az impulzus kisugárzása és a hasznos visszavert jel vétele közötti időtartamból határozzuk meg, ahol visszatérő zavarójelek elnyomásához a mérési környezethez igazított fix küszöbértékprofilt képezünk, amelyet a tárolt visszavert jelprofil minden egyes kiértékelése során alkalmazunk, azzal jellemezve, hogy a tárolt visszavert jelprofilból csúszó küszöbértékprofilt képezünk, amikor is a visszavert jelprofilt ingadozásoktól simítással oly módon szabadítjuk meg, hogy eredményként monoton esésű görbét nyerünk, továbbá a csúszó küszöbértékprofil és a fix küszöbértékprofil egymásnak megfelelő értékeiből eredendő küszöbértékprofil képzéséhez a mindenkor nagyobb értéket alkalmazzuk és az eredendő küszöbértékprofilt a tárolt visszavert jelprofilnak minden egyes kiértékelése során alkalmazzuk.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a visszavert jelprofil simításához a csúszó küszöbértékprofil minden egyes értékéhez a visszavert jelprofil több, egymást követő értékének középértékét képezzük.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a visszavert jelprofilból a csúszó küszöbértékprofil meghatározott távolságokban lévő támértékeit határozzuk meg és a csúszó küszöbértékprofilnak a támértékek között lévő értékeit lineáris interpolációval képezzük.
4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mérőciklus időbeli lefutása során folyamatosan megnöveljük a támértékek közötti távolságokat.
5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mérőciklus időbeli lefutása során a támértékek közötti távolságokat sorrendben 2-es szorzóval növeljük.
6. A 3-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy minden egyes támérték képzéséhez a visszavert jelprofil több, egymást követő értékének középértékét képezzük.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a monoton esésű görbe biztosításához a csúszó küszöbértékprofilnak minden egyes, a mérőciklus egy időpontjának megfelelő értékéhez az ezen időponthoz képzett értéket alkalmazzuk, amennyiben kisebb, mint a megelőző időponthoz alkalmazott érték, ellenkező esetben pedig a megelőző időponthoz alkalmazott értéket alkalmazzuk.
8. Elrendezés az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, amelynek minden egyes mérőciklusban adóimpulzust kisugárzó és az egyes adóimpulzusok alapján érkező visszavert jeleket vevő adó-vevő berendezése, valamint visszavert jelprofiltárolóval ellátott, az adó-vevő berendezésre csatlakoztatott jelfeldolgozó egysége van, ahol a visszavert jelprofil-tárolóban egy mérőciklus lefutása során az adó-vevő berendezés által szolgáltatott vételijeinek megfelelő legalább egy visszavert jelprofil van tárolva, ahol az elrendezés továbbá egy, a visszavert jelprofil-tárolóban tárolt viszszavert jelprofilból a mérendő tárgyról visszavert hasznos visszavert jelet megállapító és az impulzus kisugárzása és a hasznos visszavert jel vétele közötti időtartam alapján a tárgy távolságát meghatározó kiértékelő egységgel, a mérés környezetéhez igazított, egy tárolt visszavert jelprofilnak a kiértékelő egység által történő minden egyes kiértékelése során a visszatérő zavarójelek elnyomását lehetővé

HU 213 594 Β tevő fix küszöbértékprofilt tároló egysége van, azzal jellemezve, hogy tárolt visszavert jelprofilból (E) simított és monoton esésű csúszó küszöbértékprofilt (G) képező és tárolóegységgel ellátott egysége (28), továbbá egy, a csúszó küszöbértékprofilt (G) a fix küszöbértékprofillal (F) eredendő küszöbértékprofil (H) képzéséhez összekapcsoló logikai áramköre (29) van, ahol az eredendő küszöbértékprofil (H) a visszavert jelprofil-tárolóban (24) tárolt visszavert jelprofil (E) kiértékeléséhez a kiértékelő egységbe (25) van vezetve.
9. A 8. igénypont szerinti elrendezés, azzaljellemezve, hogy a csúszó küszöbértékprofilt (G) képező egység (28) egy, a csúszó küszöbértékprofilnak (G) a mérőciklus egy-egy meghatározott időpontjához hozzárendelt minden egyes értékét az ezt megelőző időponthoz hozzárendelt értékkel összehasonlító és a kisebb értéket kimenetére juttató legkisebb értékszürővel (35) van ellátva.
10. A 9. igénypont szerinti elrendezés, azzaljellemezve, hogy a legkisebb értékszűrő (35) a csúszó küszöbértékprofil (G) egy értékének tárolására szolgáló tárolóval (43), összehasonlító egységgel (41), valamint az összehasonlító egység (41) kimenetijeiével vezérelt multiplexerrel (42) van ellátva, ahol az összehasonlító egység (41) és a multiplexer (42) mindenkor egy első bemeneten a csúszó küszöbértékprofilnak (G) elékapcsolt egységek által képzett értékét és egy másik bemeneten a csúszó küszöbértékprofilnak a tárolóban (43) tárolt értékét fogadják, ahol továbbá az összehasonlító egység (41) a multiplexert (42) az összehasonlítás eredményétől függően oly módon vezérli, hogy az kimenetén a két érték közül a kisebbiket leadja és a multiplexer (42) által leadott érték a legkisebb értékszürő (35) tárolójában (43) kerül tárolásra.
11. A 9. vagy 10. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a csúszó küszöbértékprofilt (G) képező egység (28) kimeneti tárolóval (36) van ellátva, amelyben a mérési ciklus időpontjaihoz hozzárendelt tárolóhelyeken a csúszó küszöbértékprofilnak (G) a legkisebb értékszürő (35) által szolgáltatott értékei vannak tárolva.
12. A 9-11. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a csúszó küszöbértékprofilt (G) képező egység (28) visszavert jelprofil (E) tárolására alkalmas bemeneti tárolóval (31), valamint a visszavert jelprofilnak (E) a bemeneti tárolóban (31) tárolt több értékének középértékét képező egységgel van ellátva, ahol a középértéket képviselő kimeneti jel a legkisebb értékszürő (35) bemenetére van vezetve.
13. A 12. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a középértéket képező egység bemenetéin a visszavert jelprofil (E) meghatározott számú értékeit fogadó és kimenetén ezen értékek összegét képviselő kimeneti jelet szolgáltató összegzővel (33), valamint egy, az összegző (33) kimenetijeiét fogadó és az összeget - az összeget képező meghatározott számú értékszámával - osztó osztóval (34) van ellátva.
14. A 13. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a bementi tároló (31) és az összegző (33) között közbenső tároló (32) van beiktatva, amelybe a bemeneti tárolóból (31) a visszavert jelprofil (E) összeadandó értékei vannak átvíve.
15. A 13. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a bemeneti tároló (51) és az összegző (53) között a bemeneti tároló (31) egy-egy kimenetcsoportjáról kimeneti jeleket az összegző (33) bemenetelre átvivő multiplexer (52) van beiktatva.
16. A 15. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy az egyes kimenetcsoportok egy, a multiplexerre (52) vezetett vezérlőjellel beállítható számú kimenettel vannak ellátva.
17. A 16. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy egymást követő fázisok - amelyekben egyegy középértéket képezünk - számlálására való számlálóval (61), valamint a számláló (61) állása alapján előre meghatározott függvény szerint minden egyes kimenetcsoportban a kimenetek számát meghatározó vezérlőjelet képező dekóderrel (62) van ellátva.
18. A 9-17. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a csúszó küszöbértékprofilnak (G) egy meghatározott időponthoz a legkisebb értékszürő (55) által kiszűrt értékét, valamint az ezt megelőző időponthoz kiszűrt értéket fogadó és lineáris interpolációval meghatározott számú közbenső értéket képező interpolátorral (56) van ellátva.
19. A 18. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a közbenső értékek száma egy, az interpolátorra (56) vezetett vezérlőjel segítségével állítható be.
20. A 16. és 19. igénypontok szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a közbenső értékek száma a dekóder (62) által képzett vezérlőjel segítségével van meghatározva.
21. A 20. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy az interpolátor (56) és a kimeneti tároló (5 8) között az interpolátor (56) által szolgáltatott értékeket a kimeneti tároló (58) párhuzamos bemenetelnek egy-egy csoportjához juttató multiplexer (57) van beiktatva.
22. A 21. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy minden egyes csoport egy, a multiplexerbe (57) juttatott vezérlőjellel beállítható számú bemenettel van ellátva.
23. A 16. és 22. igénypontok szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy minden egyes csoportban lévő bemenetek száma a dekóder (62) által képzett vezérlőjellel van meghatározva.