NL8301917A - Werkwijze voor het meten van de snelheid en/of de lengte van voorwerpen en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze. - Google Patents

Description

< PHN 10.696 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Werkwijze voor het meten van de snelheid en/of de lengte van voorwerpen en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het meten van snelheid en/of lengte van voorwerpen volgens het Doppler-principe.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting 5 voor het uitvoeren van de werkwijze.

Voor het contactloos meten van de snelheid en/of de lengte van voorwerpen kan van het Doppler-principe gebruik worden gemaakt.

De frequentieverschuiving die een elektromagnetische golf verkrijgt na reflectie door een bewegend voorwerp is een maat voor de snelheid 10 van het voorwerp. De lengte S van het voorwerp kan uit de snelheid worden afgeleid door integratie van de snelheid over de tijd: S =fvdt.

Een dergelijke werkwijze en inrichting is bekend uit de Europese octrooiaanvrage 21048. Volgens deze werkwijze wordt uit een van een laser afkomstige lichtbundel twee paren deelbundels opgewekt die onder-15 ling niet interfereren en welke bundels op het te meten voorwerp worden afgebeeld. Met elk bundelpaar wordt de snelheid in êên dimensie bepaald door de Doppler-verschuiving te meten die het betreffende bundelpaar heeft ondergaan. (Strikt genomen wordt de snelheidsinformatie bepaald uit het verschil tussen de Doppler-verschuivingen van de eerste en de 20 tweede bundel die een bundelpaar vormen). Het snelheidsbereik van de te meten voorwerpen bepaalt de grootte van de frequentieband waarin de Doppler-frequentieverschuivingen zijn gelegen. Is het toelaatbare snelheidsbereik waarin gemeten kan worden groot, dan dient de signaal-verwerkingseenheid waarmede de frequentieverschuiving wordt bepaald 25 eveneens een grote bandbreedte te bezitten. Ten gevolge van variaties in reflectie- of verstrooiingseigenschappen van het bewegende voorwerp ontstaan in het door het voorwerp gereflecteerde signaal stoorcompo-neten. Wanneer het oppervlak van het voorwerp een fijne structuur bezit, kunnen deze componenten in de frequentieband van het eigenlijke 30 signaal vallen, waardoor de nauwkeurigheid van de meting ongunstig wordt beïnvloed. Om dit bezwaar enigszins te ondervangen is het reeds voorgesteld om de bandbreedte van de signaalverwerkingseenheid te beperken door aan de ingang ervan een smalbandig bandfilter toe te passen. Dit 8301917 PHN 10.696 2 heeft tot gevolg dat slechts in een beperkt snelheidsbereik kan worden gemeten. Teneinde toch in het gehele snelheidsbereik te kunnen meten, is reeds voorgesteld om een filterbank te benutten bestaande uit een aantal in centrale frequentie van elkaar verschillende filters. Door 5 dat filter in te schakelen dat het dichtst ligt bij de optredende fre-quentieverschuiving kan dan toch smalbandig gefilterd worden.

Bij andere reeds voorgestelde methoden wordt gebruik gemaakt van een frequentievolgsysteem (de zgn. "tracker"). In die systemen wordt de signaalverwerkingseenheid elektronisch zo bijgestuurd dat de optre-10 dende zeer grote frequentievariaties in het detectorsignaal worden gevolgd.

Een bezwaar van deze beide systemen is evenwel dat de signaal-verwerkingseenheid gecompliceerd wordt en de nauwkeurigheid voor sommige toepassingen toch te wensen over laat.

15 De uitvinding stelt zich ten doel een werkwijze te verschaffen waarmee nauwkeurig en met eenvoudige signaalverwerkingsmiddelen de lengte en/of de snelheid van voorwerpen wordt bepaald. De werkwijze van het bovengenoemde type heeft volgens de uitvinding daartoe het kenmerk, dat de werkwijze de volgende stappen bevat: 20 1) een elektromagnetische golf wordt voorverschoven in een instelbare mate ter verkrijging van ten minste één in frequentie verschoven,respectievelijk in fase gemoduleerde golf; 2) de voorverschoven elektromagnetische golf wordt op het bewegend voorwerp gericht; 25 3) de Doppler-verschuiving van de aan het voorwerp gereflecteerde elektromagnetische golf wordt op of nagenoeg op een vooraf bepaalde vaste fre-quentiewaarde gebracht door de voorverschuiving van de elektromagnetische golf tegengesteld aan de door de beweging van het voorwerp opgewekte Doppler-verschuiving te beïnvloeden; 30 4) uit het verschil tussen de Doppler-verschuiving en de voorverschuiving wordt de snelheid en/of de lengte van het voorwerp bepaald.

Voorverschuiven dient in twee betekenissen opgevat te worden.

In een eerste betekenis wordt onder "voorschuiven" verstaan dat de frequentie van de elektromagnetische golf over een vaste frequentiewaarde 35 wordt verschoven. De mate (grootte) van de voorverschuiving wordt bepaald door voorverschuivingsmiddelen. Deze middelen kunnen bijvoorbeeld bestaan uit roterend faseraster waarvan het aantal omwentelingen per tijdseenheid instelbaar is. In een tweede betekenis wordt onder "voorverschuiven" ver- 8301917 PHN 10.696 3 staan dat de fase van de elektromagnetische golf wordt gemoduleerd door deze lineair te variëren/en in het bijzonder zaagtandvormig. De mate van voorverschuiving wordt bepaald door de grootte van de herhalings-frequentie van de zaagtand. Een dergelijke fasemodulatie kan worden ver-5 wezenlijkt door een opto-elektrische fasemodulator.

Door de werkwijze overeenkomstig de uitvinding wordt bewerkstelligd dat de frequentie van de aan het voorwerp gereflecteerde of verstrooide elektromagnetische golven constant is waardoor met êên smal-bandig bandfilter ongewenste stoorcamponenten onderdrukt worden.

10 De frequentie van de aan het voorwerp gereflecteerde of verstrooide elektromagnetische golven is gelijk aan de som van de Doppler-verschui-ving, welke in grootte evenredig is met de snelheid van het voorwerp, en de voorverschuivingsfrequentie, welke omgekeerd evenredig met de grootte van de Doppler-verschuiving wordt beïnvloed.

15 Bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de uitvinding zodanig ingericht, dat de voorverschoven elektromagnetische golf uit twee, in een vaste fase- respectievelijk frequentierelatie tot elkaar staande deelgolven bestaat.

Een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze heeft 20 overeenkomstig de uitvinding het kenmerk, dat de inrichting een bron bevat voor het opwekken van elektromagnetische golven, voorverschuivings-middelen voor het opwekken van ten minste êên voorverschoven golf uit de van de bron afkomstige elektromagnetische golven, middelen voor het afbeelden van de voorverschoven elektromagnetische golven op het voor-25 werp, een detector voor het detecteren van ten minste een deel van de aan het voorwerp gereflecteerde elektromagnetische golven en een op de detector aangesloten signaalverwerkingseenheid.

Een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze heeft overeenkomstig de uitvinding het kenmerk, dat de 3q signaalverwerkingseenheid een vergelijkingseenheid en een frequentie-standaardeenheid bevat voor het bepalen van een verschilsignaal dat indicatief is voor het verschil tussen de frequentie van het detector-signaal en de vaste frequentiewaarde van de frequentiestandaardeenheid, dat de vergelijkingseenheid is gekoppeld met de voorverschuivingsmiddelen 35 ter instelling van de grootte van de voorverschuivingsfrequentie en dat de signaalverwerkingseenheid verder een meeteenheid bevat voor het bepalen van de snelheid en/of de lengte uit het verschil tussen de Doppler-verschuiving en de voorverschuiving van de elektromagnetische golven.

8301917 PHN 10.696 4

De uitvinding zal thans in meer bijzonderheden beschreven worden aan de hand van de tekening, waarin overeenkomende delen in elk van de verschillende figuren zijn aangeduid met dezelfde verwijzings-symbolen en waarin 5 Figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm toont van het eerste (optische) traject van een inrichting overeenkomstig de uitvinding en mede dient ter illustratie van de werkwijze volgens de uitvinding;

Figuur 2 een tweede uitvoeringsvorm toont van het eerste (optische) traject van een inrichting overeenkomstig de uitvinding en 10 mede dient ter illustratie van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding en

Figuur 3 een eerste uitvoeringsvorm toont van de signaalver-werkingseenheid van een inrichting overeenkomstig de uitvinding en mede dient ter illustratie van de werkwijze volgens de uitvinding; en 15 Figuur 4 een tweede uitvoeringsvorm toont van de signaal- verwerkingseenheid van een inrichting overeenkomstig de uitvinding.

Het meten van snelheid en/of lengte met elektromagnetische golven wordt onderscheiden in twee trajekten. In het eerste traject worden elektromagnetische golven op het te meten voorwerp afgebeeld 20 en worden de verstrooide en/of gereflecteerde golven aan een detector toegevoerd. In het tweede traject wordt uit het gedetecteerde signaal de snelheid en/of de lengte bepaald op basis van de wetmatigheid welke is vastgelegd in het Doppler-effect.

In Figuur 1 is een uitvoeringsvorm weergegeven van het eerste 25 traject. Met 10 is een bron aangegeven welke elektromagnetische golven opwekt. Aangenomen wordt dat 10 een laser is welke lichtgolven opwekt met een frequentie f. In plaats van een laser kan ook elke andere geschikte bron of lichtbron worden benut, zoals een gasontladingslamp, een vaste stofstraler, een spectraallamp, etc. Een door bron 10 opgewekte 3Q bundel 11 wordt via een lens 12 op een roterend raster 13 afgebeeld.

De bundel 11 wordt gesplitst in onder meer twee eerste orde bundels 14a en 14b, namelijk de eerste-orde-plus bundel en de eerste-orde-min bundel. In het beeldvlak,wordt een sinusoidale intensiteitsverdeling verkregen waarvan de steek binnen ruime grenzen kan worden gekozen.

35 De laser is bijvoorbeeld van het He-Ne-type, en heeft een uitgangsvermogen van 2 mW, terwijl het radiale raster een faseraster betreft met een steek van 12 ^um en een diameter van 3 cm. De frequentie van de eerste-orde-plus bundel is verschoven naar een frequentie (f + df), 8301917 PHN 10.696 5 terwijl de frequentie van de eerste-orde-min bundel is verschoven naar een frequentie van (f-df). Het raster is gemonteerd op een as 15 welke wordt aangedreven door een (niet weergegeven) elektromotor. De omwentel ingssnelheid van het raster wordt geregeld door de elektromotor 5 overeenkomstig te sturen.

De beide eerste orde bundels 14 worden via een lenzensysteem 16, 16' afgebeeld op het te meten voorwerp 17. Het raster 13 bevindt zich in het brandpunt van lens 16, het voorwerp 17 bevindt zich in het brandpunt van lens 16', terwijl de afstand tussen de lens 16 en 16' 10 gelijk is aan de som van hun brandpuntsafstanden. Ten minste een deel van het door het voorwerp 17 verstrooide of gereflecteerde licht valt op fotodetector 18. Ten gevolge van de snelheid v van het voorwerp 17 worden de frequenties van de bundels 14a en 14b beïnvloed met een bedrag van f respectievelijk f~ . De frequentieverandering van het

Ί f V 2 f V

15 gereflecteerde licht kan positief of negatief zijn afhankelijk van de richting waarin voorwerp 17 zich beweegt. Het frequentiespectrum van het signaal uit de fotodetector 18 bevat o.a. de frequentie (2df + f ^ v~ f2 v) · Overeenkomstig de uitvinding wordt op hieronder nader beschreven wijze, de omwentelingssnelheid van het raster zo gere- 2Q geld, dat de som van de frequentievoorverschuivingen ten gevolge van het raster en ten gevolge van het (bewegende) voorwerp constant is.

Dat houdt in, dat de frequentie (2df + f - f ) in het uitgangs-

I f V 2 § V

spectrum van de detector constant is en dus gemakkelijk met een smal-bandig vast ingesteld filter uitgefilterd kan worden. Behalve de 25 draaggolffrequentie f en de andere mengfrequentiecomponenten kunnen op deze wijze op eenvoudige en doeltreffende wijze ook de stoorcomponenten worden onderdrukt. Deze stoorcomponenten zijn bijvoorbeeld een gevolg van de variaties in verstrooiings- en reflectie-eigenschappen.van het voorwerp welke leiden tot amplitudemodulatie van de op de detector vallende 3Q elektromagnetische straling.

In figuur 2 is een tweede uitvoeringsvorm van het eerste, optische traject weergegeven. De uit het raster 13 tredende bundels 14a, 14b worden hier via een enkele lens 15 op het voorwerp afgebeeld. Het gereflecteerde en verstrooide licht wordt via een collector 19 op detector 35 18 gefocusseerd. De collector 19 bestaat uit twee Fresnel-lenzen met een vrij grote diameter. Aan de overige optische eigenschappen van de collector lens worden geen al te hoge eisen gesteld. De lenzen 12 en 15 kunnen klein in diameter gekozen worden. In de Fresnel-lenzen 19 zijn uit- 8301917 I \ PHN 10.696 6 sparingen 20a respectievelijk 20b aangebracht voor het doorlaten van de bundels 14a respectievelijk 14b. Op deze wijze is een compacte bouw*-wijze van het optische deel van de inrichting te verwezenlijken. De optische kwaliteit van deze uitvoeringsvorm is evenwel minder dan die 5 volgens Figuur 1. Als bron dient bij voorkeur een He-Ne-laser gebruikt te worden.

In Fig. 3 is het tweede traject, de signaalbehandelingseenheid, van de inrichting voor het meten van snelheid en/of lengte weergegeven. Het door detector 18 geleverde uitgangssignaal wordt toegevoerd aan 10 een bandfilter 21. Aangenomen wordt dat bandfilter 21 een centrale frequentie van 455 kHz bezit en een 3 dB bandbreedte van 60 kHz.

In vele toepassingen is het evenwel voldoende dat filter 21 als hoogdoorlaatfilter is uitgevoerd (met een afsnijfrequentie in dit voorbeeld van 420 kHz). Het gefilterde uitgangssignaal met een fre-15 quentie f detector wordt via een limiter 22 toegevoerd aan een eerste ingang 20 van een fase/frequentiedetector 24. Op een tweede ingang 25 is een spanningsgestuurde oscillator (VOO) 26 aangesloten. De centrale frequentie van de VCO 26 is eveneens 455 kHz. De fase/frequentiedetector, gevormd door de detector 24 in combinatie met VCO 26, bezit 20 een lineaire spanningfrequentiekarakteristiek tussen 420 en 480 kHz.

Aan een uitgang 27 van detector 24 is een signaal V aanwezig dat een maat vormt voor het frequentieverschil tussen de aan de eerste ingang 23 (%etectoP en de tweede ingang 25 (fvco) van de detector aangeboden signalen. Na integratie door een RC-lid, bestaande uit een weer-25 stand 28 in serie met een condensator 29 naar aarde, is een regelsignaal beschikbaar waarmee de VCO-frequentie en de rasteramwentelingssnelheid geregeld worden.

Wat betreft de regeling van de omwentelingssnelheid van het raster is een aftakking 30 van het RC-lid verbonden met een eerste in-30 verterende ingang van een verschilversterker 31. Op de tweede niet inverterende ingang van de verschilversterker 31 is een vaste referentie-spanning aangelegd. Deze referentiespanning is zo gekozen dat indien V - de VCO 26 op, of nagenoeg op, een frequentie van 455 kHz is ingesteld. De door integrator 32 bepaalde integraal van de door ver-35 schilversterker 31 bepaalde verschilspanning “ V wordt gebruikt als stuurspanning voor de rastermotor 33. Indien fdetector > 455 kHz dan zal V_e£ - V kleiner dan 0 zijn en zal de rastersnelheid dus verlaagd worden en omgekeerd.

8301917 PHN 10.696 7

De wijze van beweging van het raster is onbelangrijk: het raster behoeft niet eenparig te bewegen of gemiddeld over de tijd een bepaalde snelheid te bezitten; het mag iedere snelheid hebben zolang de som van "rastervoorverschuivingsfrequentie" en "Doppler-frequentie" 5 maar binnen het bereik van het filter valt. Bij een stilstaand voorwerp zal de rastersnelheid relatief hoog zijn, bij een achterwaartse snelheid van het voorwerp wordt deze nog hoger, terwijl bij een voorwaartse snelheid van het voorwerp het raster een lagere snelheid krijgt.

Wat betreft de regeling van de frequentie van de VCO 26 zij het 10 volgende opgemerkt. Een stuuringang van VCO 26 is eveneens verbonden met aftakking 30 van de PC-integrator waardoor bewerkstelligd wordt dat de VCO-frequentie (f^^) altijd gelijk is aan de detectorfrequentie (fdetector^’ In de eindsituatie waarbij Vref = V is de oscillator-frequentie van de VCO gelijk aan 455 kHz. De detectorfrequentie is dan 15 uiteraard eveneens 455 kHz.

De situatie is dan de volgende. Zij fraster de frequentie-voorverschuiving die afhangt van de omwentelingssnelheid van het raster en zij fvoorwerp de frequentieverschuiving veroorzaakt door de snelheid van het te meten voorwerp.

20 Dan geldt onder alle omstandigheden: f _ f f detector - raster + voorwerp (1)

De detectoruitgangsfrequentie wordt, op bovengeschetste wijze, zo bijgeregeld dat deze constant is. De frequentie ten gevolge van de beweging van het voorwerp is dan te bepalen uit de frequentie van het detector-25 signaal en de rastervoorverschuivingsfrequentie: ^voorwerp “ "^detector " ^raster (2) of aangezien fdetectac = geldt: ^voorwerp - ^VCO - ^raster (3)

De bepaling van de lengte van het te meten voorwerp wordt bepaald 30 aan de hand van formule (3). Daartoe wordt aan de up-ingang van een up/down teller 34 het uügangssignaal van VCO 26 toegevoerd terwijl aan de down-ingang van teller 33 de frequentie van het raster 19 (meer bepaald: de frequentie van een uit de rasterbeweing afgeleide reeks pulsen) wordt toegevoerd. Deze wordt bepaald door het aantal omwentelingen 35 van de as 15 waarop het raster is gemonteerd op bekende wijze te meten.

De tellerstand van teller 34 geeft, vanwege de inherente integrerende werking van de up/down teller 34, C f dt aan, hetgeen even-

• voorwerp J

redig is met de lengte van het te meten voorwerp. De snelheid van het 8301917 PHN 10.696 8 voorwerp kan bepaald worden door het netto aantal stappen te tellen dat de up/down teller per tijdseenheid maakt.

De inrichting is verder voorzien van een zgn. drop-out schakeling. Deze dient ertoe om, veelal korte, onderbrekingen in het de-5 tectorsignaal te overbruggen. Daartoe is de uitgang van het bandfilter 21 verbonden met een amplitude-detector 35. Indien de door amplitude-detector 35 gedetecteerde signaalwaarde beneden een zekere drempelwaarde daalt wordt het uitgangssignaal van de fase/frequentiedetector los gekoppeld door een schakelaar 36 die is opgenomen tussen weerstand 10 28 en condensator 29 van de RC-integrator te openen. Is het detector- signaal weer voldoende sterk dan wordt schakelaar 36 opnieuw gesloten.

Is de drop-out van langere duur dan kan de oorzaak daarvan gelegen zijn in het feit dat de frequentie van de VCO niet meer overeenkomt met die van het detectorsignaal. Om die situatie opnieuw te be-15 reiken wordt een "zoekactie" gestart. Heeft de drop-out dus langer dan een voorafbepaalde tijdsduur geduurd dan wordt het raster 13 snel stilgezet en vervolgens versneld totdat de detectorfrequentie weer overeenkomt met de VCO-frequentie. Op de hierboven beschreven wijze wordt dan opnieuw via de VCO-regellus en de rastermotorsturingslus de detectorfre-20 quentie en de VCO-frequentie op 455 kHz gebracht. Ten gevolge van het stilzetten en weer versnellen van het raster 13 zou een fout worden gemaakt in het tellen van het aantal omwentelingen (pulsen) van het raster. Het raster heeft evenwel gedurende de zoekaktie precies de helft van het te verwachten aantal pulsen gegenereerd en gedurende de zoektijd 25 dient derhalve het aantal pulsen dat aan de down-ingang van up/down-teller 34 wordt toegevoerd te worden verdubbeld. Deze factor 2 is te verklaren als wordt bedacht dat de gemiddelde snelheid van het raster tijdens de zoekaktie gelijk is aan de helft van de snelheid die het raster had bij de aanvang van de drop-out, irrmers de momentele snelheid 3Q van het raster varieert tijdens de zoekaktie tussen de waarde bij het begin van de drop-out, de waarde 0 bij stilstand, en de waarde aan het einde van de zoekaktie.

Overigens kan ook de saëheidscorrectie c.q. de lengtecorrectie die nodig wordt door de optredende drop-out worden berekend uit de tijds-35 duur van de drop-out en de frequentie van de VCO vlak voor en vlak na de drop-out.

Door het bijregelen van de snelheid van het raster kan een vast en daardoor eenvoudig filter worden gebruikt. Ook de discriminator kan 8301917 PHN 10.696 9 eenvoudig zijff^^^eze slechts in een klein frequentiegebied (in het hierboven gegeven voorbeeld 420-480 kHz) behoeft te werken. De eenvoud van zowel het optische als het signaalverwerkingstrajeet bewerkstelligen een compacte bouwwijze terwijl de hoge nauwkeurigheid die be-5 reikt wordt met de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding het systeem bijzonder geschikt maken voor het meten van de lengte van extreem lange voorwerpen zoals bijvoorbeeld draad en kabel.

Een tweede uitvoeringsvorm van de signaalverwerkingseenheid voor het meten van snelheid en/of lengte is in Figuur 4 weergegeven.

10 Het door detector 18 geleverde uitgangssignaal wordt toegevoerd aan een hoog doorlaat- of bandfilter 21. Het gefilterde uitgangssignaal wordt via een limiter 22 toegevoerd aan een trekkerpulsvormende schakeling 37. Deze trekkerpulsen worden toegevoerd aan een monostabiele multivibrator 38 waardoor aan de uitgang daarvan een reeks standaardpulsen van constante 15 duur en constante amplitude verschijnen. Op de uitgang van de nonosta-biele multivibrator 38 is via een schakelaar 36 een integrator 39 aangesloten.

Schakelaar 36 is normaliter gesloten. Door integratie van de standaardpulsen wordt een gelijkspanning verkregen welke evenredig is met de 20 frequentie van de standaardpulsen en derhalve ook met de frequentie van het detectorsignaal. Evenals bij de signaalverwerkingseenheid volgens figuur 3 wordt deze gelijkspanning gebruikt cm het raster 13 zodanig in snelheid te regelen dat een nagenoeg constante detector-uitgangsfrequentie wordt verkregen. Daartoe is de uitgang van integrator 25 39 via verschilversterker 32 verbonden met de rastermotorsturing 33 welke op haar beurt de omwentelingssnelheid van as 15 bepaalt. De gelijkspanning afkomstig vna integrator 39 wordt eveneens toegevoerd aan een spanningsgestuurde oscillator (VCO) 26 waardoor een met de gelijkspanning corresponderende oscillatorfrequentie wordt opgewekt. Deze oscillator-30 frequentie wordt op de reeds bij figuur 3 beschreven wijze samen met de rasterfrequentie (meer bepaald: de frequentie van een uit de rasterbe-weging afgeleide reeks pulsen) in up/down-teller 34 benut om de lengte van het te meten voorwerp te bepalen. Cp een uitgang van teller 34 is een snelheidsinrichting 48 aangesloten welke de snelheid van het voorwerp 35 bepaalt als lengte per eenheid van tijd.

Op de uitgang van filter 21 is eveneens een amplitudedetector 35 aangesloten welke ertoe dient cm indien het gefilterde uitgangssignaal beneden een bepaalde drempelwaarde geraakt schakelaar 36 te open- 8301917 PHN 10.696 10 en waardoor de door integrator 39 geleverde gelijkspanning (nagenoeg) constant blijft en het raster op de laatstbepaalde snelheid blijft doorlopen. Zodra de signaalamplitude weer de drempelwaarde overschrijdt, wordt schakelaar 36 gesloten en bepaalt de momentane waarde van de 5 detectorfrequentie weer de snelheid van raster 13 en de frequentie van VCO 26.

De tweede uitvoeringsvorm van de signaalverwerkingseenheid onderscheidt zich van de eerste (Figuur 3) in die zin dat deze elektronisch nog eenvoudiger is en dat er geen voorzieningen nodig zijn om 10 het signaal uit de detector weer in te vangen wanneer de frequentie hiervan na een drop-out sterk blijkt te zijn veranderd.

15 20 25 30 35 8301917

Claims (12)

1· Werkwijze voor het meten van snelheid en/of lengte van voor werpen volgens het Doppler-principe met het kenmerk dat de werkwijze de volgende stappen bevat: (1) een elektro-magnetische golf wordt voorverschoven in een instelbare mate ter verkrijging van ten minste êên in frequentie verschoven respectievelijk in fase gemoduleerde golf; (2) de voorverschoven elektro-magnetische golf wordt op het bewegend voorwerp gericht; (3) de Doppler-verschuiving van de aan het voorwerp gereflecteerde ^ eléktor-magnetische golf wordt op of nagenoeg op een vooraf bepaalde vaste frequentiewaarde gebracht door de voorverschuiving van de elektro-magnetische golf tegengesteld aan de door de beweging van het voorwerp opgewekte Doppler-verschuiving te beïnvloeden; (4) uit het verschil tussen de Doppler-verschuiving en de voorver- 10 schuiving wordt de snelheid en/of de lengte van het voorwerp be paald.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de voor verschoven elektro-magnetische golf uit twee in een vaste fase-respectievelijk frequentierelatie tot elkaar staande deelgolven bestaat.

3. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens êên der voor gaande conclusies met het kenmerk, dat de inrichting een bron bevat voor het opwekken van elektromagnetische golven, voorverschuivings-middelen voor het opwekken van ten minste éên voorverschoven golf uit de van de bron afkomstige elektromagnetische golven, middelen voor het 20 afbeelden van de voorverschoven elektro-magnetische golven op het voorwerp, een detector voor het detecteren van tenminste een deel van de aan het voorwerp gereflecteerde elektro-magnetische golven en een op de detector aangesloten signaalverwerkingseenheid.

4. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk dat de bron 25 van elektro-magnetische golven een element is uit de verzameling laser, spectraallamp, gasontladingslamp of vaste stof straler.

5. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de middelen voor het opwekken van voorverschoven elektro-magnetische golven bestaan uit een roterend raster waarvan het aantal omwentelingen per tijdseen- 30 heid instelbaar is.

6. Inrichting volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat het roterend raster een faseraster is hetwelk twee deelgolven opwekt van de eerste orde (1+ respectievelijk 1- orde). 8301917 PEN 10.696 12 *

7. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk dat ten minste een deel van de door het voorwerp gereflecteerde golven worden gefo-cusseerd op de detector door een collector.

8. Inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk dat de collector 5 uit ten minste één Fresnellens bestaat.

9. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de signaal-verwerkingseenheid een vergelijkingseenheid en een frequentiestandaard-eenheid bevat voor het bepalen van een verschilsignaal dat indicatief is voor het verschil tussen de frequentie van het detectorsignaal en de 10 vaste frequentiewaarde van de frequentiestandaardeenheid, dat de ver-gelijkingseenheid is gekoppeld met de voorverschuivingsmiddelen ter instelling van de grootte van de voorverschuivingsfrequentie en dat de signaalverwerkingseenheid verder een meeteenheid bevat voor het bepalen van de snelheid en/of de lengte uit het verschil tussen de Doppler-15 verschuiving en de voorverschuiving van de elektromagnetische golven.

10. Inrichting volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat de signaalverwerkingseenheid een filter bevat dat is gekoppeld met de detector voor het uitfilteren van het gewenste signaal, dat de vergelijkingseenheid een fase/frequentiedetector en de frequentiestandaard- 20 eenheid een spanningsgestuurde oscullator (VCO) bevat, dat een uitgang van het filter en een uitgang van de VCO gekoppeld zijn met de fase/frequentiedetector ter bepaling van de verschilfrequentie, dat de meeteenheid een up/down teller bevat waarvan de up-ingang gekoppeld is met de uitgang van de VCO en de down-ingang is gekoppeld met de voorver-2 & schuivingsmiddelen.

11. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de signaalverwerkingseenheid een gelijkspanningsopwekinrichting, een spannings-gestuurde oscillator, een meeteenheid en een verschilvormer bevat, dat de gelijkspanningsopwekinrichting een gelijkspanningssignaal opwekt dat 3Q evenredig is met de frequentie van het gedetecteerde signaal, dat een uitgang van de gelijkspanningsopwekinrichting is verbonden zowel met de stuuringang van de spanningsgestuurde oscillator als met een eerste ingang.van de verschilvormer, dat een referentiewaarde is aangelegd aan een tweede ingang van de verschilvormer, dat een uitgang van de 35 verschilvormer is gekoppeld met de voorverschuivingsmiddelen en dat een uitgang van de spanningsgestuurde oscillator en een uitgang van de voorverschuivingsmiddelen zijn gekoppeld met de meeteenheid voor het bepalen van de snelheid en/of de lengte van het voorwerp uit het verschil 8301917 PHN 10.696 13 tussen frequentie van de spanningsgestuurde oscillator en de voorver-schuiving van de elektromagnetische golven.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de gelijk- spanningsopwekinrichting een filter bevat dat is gekoppeld met de de-5 tector voor het uitfilteren van het gewenste signaal en dat de gelijk-spanningsopwekinrichting verder de volgende eenheden bevat, een versterker, een begrenzer, een trekkerpulsvormende schakeling, een mono-stabiele multivibrator, een schakelaar en een integrator, welke eenheden in cascade zijn geschakeld en zijn aangesloten op een uitgang 10 van het filter en dat de geijkspanningsopwekinrichting verder een ampl itudedetector bevat welke gekoppeld iö met de uitgang van het filter voor het openen van de schakelaar indien de amplitude van het uitgangssignaal van het filter een voorafbepaalde drempelwaarde niet te boven komt. 15 20 25 30 35 8301917