RU2109252C1 - Distance-to-object measuring method and device intended for its realization - Google Patents
Distance-to-object measuring method and device intended for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2109252C1 RU2109252C1 RU96124347A RU96124347A RU2109252C1 RU 2109252 C1 RU2109252 C1 RU 2109252C1 RU 96124347 A RU96124347 A RU 96124347A RU 96124347 A RU96124347 A RU 96124347A RU 2109252 C1 RU2109252 C1 RU 2109252C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- electronic key
- output
- pulse
- pulses
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования параметров промышленных технологических процессов, например, при определении уровня хозяйственно-питьевой и технологической воды в резервуарах систем водоснабжения. The invention relates to measuring equipment and can be used in systems for automatic control and regulation of parameters of industrial technological processes, for example, when determining the level of drinking water and process water in tanks of water supply systems.
Известен способ контроля расстояния до объекта, заключающийся в том, что формируют информационный импульс длительностью, пропорциональной времени зондирования базового расстояния, используют данный импульс для предварительной корректировки периода следования счетных импульсов, излучают акустический импульс в направлении поверхности контролируемого объекта, формируют последовательность информационных сигналов и определяют значение расстояния до объекта по разности счетных импульсов, вырабатываемых в течение двух интервалов времени между информационными сигналами [1]. A known method of controlling the distance to the object, which consists in the fact that they form an information pulse with a duration proportional to the sounding time of the base distance, use this pulse to pre-adjust the period of the counting pulses, emit an acoustic pulse in the direction of the surface of the controlled object, form a sequence of information signals and determine the value the distance to the object by the difference of the counting pulses generated during two time intervals tim between information signals [1].
Устройство для реализации известного способа содержит ультразвуковой преобразователь, блок формирования счетных импульсов и блок формирования выходного сигнала с включением в состав последнего реверсивного счетчика. A device for implementing the known method comprises an ultrasonic transducer, a unit for generating counting pulses and a unit for generating an output signal with inclusion in the last reversible counter.
Однако известный способ характеризуется недостаточной точностью измерения. Известен способ измерения расстояния до объекта, предварительными операциями которого являются размещение первой плоскости излучения и плоскости регистрации зондирующих импульсов на базовом расстоянии друг от друга вдоль линии, параллельной поверхности контролируемого объекта, и совмещение плоскости регистрации со второй плоскостью излучения, и который заключается в формировании первого зондирующего импульса в первой плоскости излучения, в переотражении первого зондирующего импульса плоскостью регистрации в направлении поверхности контролируемого объекта, в формировании второго и последующих зондирующих импульсов во второй плоскости излучения, в формировании первого информационного сигнала длительностью, равной интервалу времени, необходимому для прохождения первым зондирующим импульсом базового расстояния, в формировании второго информационного сигнала длительностью, равной интервалу времени, необходимому для проведения заданного количества регистраций зондирующих импульсов, в заполнении второго информационного сигнала счетными импульсами, для предварительной корректировки периода следования которых используют первый информационный сигнал, и в считывании результатов измерения /2/. However, the known method is characterized by insufficient measurement accuracy. A known method of measuring the distance to the object, the preliminary operations of which are the placement of the first radiation plane and the registration plane of the probe pulses at a basic distance from each other along a line parallel to the surface of the object being monitored, and combining the registration plane with the second radiation plane, which consists in forming the first probe pulse in the first radiation plane, in the reflection of the first probe pulse by the registration plane in the direction of the surface the controlled object, in the formation of the second and subsequent probe pulses in the second radiation plane, in the formation of the first information signal with a duration equal to the time interval required for the first probe pulse to pass the basic distance, in the formation of the second information signal with a duration equal to the time interval necessary for a given number of registrations of probing pulses, in filling the second information signal with counting pulses, for pre variable adjustment of the repetition period of which the first information signal is used, and in reading the measurement results / 2 /.
Устройство для реализации способа измерения расстояния до объекта, содержащее первый и второй ультразвуковые преобразователи, размещенные на базовом расстоянии друг от друга вдоль линии, параллельной поверхности контролируемого объекта, семь электронных ключей, к выходу первого из которых подключен первый ультразвуковой преобразователь, а к выходу второго - вход и отпирающий вход третьего электронного ключа, и второй ультразвуковой преобразователь, генератор акустических импульсов, к выходу которого подключен вход первого, вход и отпирающий вход второго электронных ключей, а вход соединен с запирающим входом шестого электронного ключа, с отпирающим входом седьмого электронного ключа и подключен к выходу пятого и к выходу шестого электронного ключа, усилитель-формирователь, к выходу которого подключен вход шестого и вход седьмого электронных ключей, а вход подключен к выходу третьего электронного ключа, триггер, первый установочный вход которого подключен к выходу первого электронного ключа, ждущий мультивибратор, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, первый установочный вход соединен со вторым установочным входом триггера, со входом и отпирающим входом четвертого электронного ключа и подключен к выходу седьмого электронного ключа, а второй установочный вход соединен с запирающими входами второго, четвертого, пятого и седьмого электронных ключей, и с отпирающими входами первого и шестого электронных ключей первый счетчик, вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора, а вход сброса показаний соединен с отпирающим входом пятого электронного ключа и подключен к выходу первого электронного ключа, и второй счетчик, вход которого соединен с запирающим входом третьего электронного ключа, со входом пятого электронного ключа и подключен к выходу четвертого электронного ключа, а к выходу подключен второй установочный вход ждущего мультивибратора. A device for implementing the method of measuring the distance to the object, containing the first and second ultrasonic transducers placed at a basic distance from each other along a line parallel to the surface of the object being monitored, seven electronic keys, the first of which is connected to the first ultrasonic transducer, and to the output of the second the input and the unlocking input of the third electronic key, and the second ultrasonic transducer, an acoustic pulse generator, to the output of which the input of the first is connected, the input to and from the shining input of the second electronic key, and the input is connected to the locking input of the sixth electronic key, with the unlocking input of the seventh electronic key and is connected to the output of the fifth and to the output of the sixth electronic key, the driver amplifier, to the output of which the input of the sixth and the input of the seventh electronic keys are connected, and the input is connected to the output of the third electronic key, a trigger, the first installation input of which is connected to the output of the first electronic key, waiting for a multivibrator, the control input of which is connected to the trigger output Era, the first installation input is connected to the second installation input of the trigger, with the input and unlocking input of the fourth electronic key and is connected to the output of the seventh electronic key, and the second installation input is connected to the locking inputs of the second, fourth, fifth and seventh electronic keys, and with unlocking inputs of the first and sixth electronic keys, the first counter, the input of which is connected to the output of the standby multivibrator, and the reset input is connected to the unlocking input of the fifth electronic key and is connected to the output a first electronic key, and a second counter input coupled to the locking input of the third electronic switch to the input of the fifth electronic switch and connected to the output of the fourth electronic switch, and is connected to the output of the second monostable multivibrator adjusting input.
Согласно известному способу второй информационный сигнал формируют в виде непрерывного интервала времени, длительность которого выбирают кратной значению времени зондирования расстояния до контролируемого объекта. Это позволяет уменьшить погрешность измерения при несоответствии указанного времени зондирования целому числу периодов последовательности счетных импульсов. Однако, для формирования второго информационного сигнала в известном способе требуется организация такого процесса автоциркуляции импульсов, при котором моменты излучения очередного и регистрации предыдущего зондирующих импульсов одним и тем же ультразвуковым преобразователем не разделены во времени, что сказывается на точности измерения. According to the known method, the second information signal is formed in the form of a continuous time interval, the duration of which is selected as a multiple of the value of the sounding time of the distance to the controlled object. This makes it possible to reduce the measurement error if the indicated sounding time does not correspond to an integer number of periods of the sequence of counting pulses. However, the formation of the second information signal in the known method requires the organization of such a process of autocirculation of pulses in which the moments of radiation of the next and registration of the previous probe pulses by the same ultrasonic transducer are not separated in time, which affects the accuracy of the measurement.
Цель изобретения - повышение точности измерения. На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации способа измерения расстояния до объекта; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие способ и работу устройства. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement. In FIG. 1 is a diagram of a device for implementing a method of measuring a distance to an object; in FIG. 2 is a timing chart explaining the method and operation of the device.
Устройство содержит первый и второй ультразвуковые преобразователи 1 и 2, размещенные вдоль линии, параллельной поверхности контролируемого объекта 3, генератор 4 акустических импульсов, усилитель-формирователь 5, шесть электронных ключей 6-11, первый и второй триггеры 12 и 13, ждущий мультивибратор 14, одновибратор 15, первый и второй счетчики 16 и 17 (фиг. 1). The device contains the first and second
Способ заключается в следующем. Предварительной операцией предлагаемого способа является операция размещения плоскости излучения и плоскости регистрации зондирующих импульсов 19-22 (фиг. 2) на базовом расстоянии Lδ друг от друга вдоль линии, параллельной поверхности контролируемого объекта 3. Базовое расстояние Lδ задается первым и вторым ультразвуковыми преобразователями 1 и 2 (фиг. 1).The method is as follows. A preliminary operation of the proposed method is the operation of placing the radiation plane and the registration plane of the probe pulses 19-22 (Fig. 2) at a base distance L δ from each other along a line parallel to the surface of the object 3. The base distance L δ is set by the first and second
Первый цикл измерения расстояния Lx до объекта 3 начинается в момент формирования генератором 4 электрического импульса 18 (фиг. 2). Сформированный на первом выходе генератора 4 импульс 18 поступает на первый ультразвуковой преобразователь 1. Возбуждаясь, преобразователь 1 в плоскости излучения формирует первый зондирующий импульс 19. Сформированный на втором выходе генератора 4 импульс 18 проходит открытый в исходном состоянии первый электронный ключ 6, запирает его за собой и поступает на первый установочный вход первого триггера 12. Триггер 12 запускается и приступает к формированию первого информационного сигнала 39, поступающего на управляющий вход ждущего мультивибратора 14.The first cycle of measuring the distance L x to the object 3 begins at the moment the generator 4 generates an electric pulse 18 (Fig. 2). The
Первый зондирующий импульс 19 (как и последующие зондирующие импульсы 20-22) излучается преобразователем 1 в направлении плоскости регистрации, в которой установлен второй преобразователь 2, и одновременно в направлении контролируемого объекта 3. Спустя время t0 после момента излучения зондирующий импульс 19 в виде акустического сигнала 23 достигает плоскости регистрации и преобразователь 2 производит первую регистрацию зондирующего импульса 19, т.е. производит преобразование акустического сигнала 23 в электрический сигнал, поступающий на вход усилителя-формирователя 5. Сформированный усилителем 5 импульс 31 отпирает третий электронный ключ 8, проходит открытый в исходном состоянии второй ключ 7, запирает его за собой, отпирает четвертый ключ 9, запирает пятый ключ 10 и поступает на второй установочный вход триггера 12, соединенный с первым установочным входом ждущего мультивибратора 14. Формирование триггером 12 информационного сигнала 39 прекращается, а на вход первого счетчика 16 начинает поступать последовательность счетных импульсов 46-57 мультивибратора 14.The first probe pulse 19 (as well as the subsequent probe pulses 20-22) is emitted by the
Длительность первого информационного сигнала 39 не зависит от значения расстояния Lx до объекта 3, поэтому сигнал 33 направляют на управляющий вход мультивибратора 14, т. е. используют длительность указанного сигнала для приведения (для предварительной корректировки) периода Tx следования счетных импульсов 46-57 в соответствии со значением скорости распространения зондирующих импульсов 19-22.The duration of the
Следующим плоскость регистрации достигает акустический сигнал 27, соответствующий зондирующему импульсу 19, излученному в направлении объекта 3 и последовательно переотраженному поверхностью объекта 3 и первым преобразователем 1. Т. е. спустя время Tx после первой регистрации первого зондирующего импульса 19 (где Tx - время, равное удвоенному значению интервала времени, необходимого для зондирования расстояния Lx) ультразвуковой преобразователь 2 произведет вторую регистрацию указанного зондирующего импульса.Next, the recording plane reaches the acoustic signal 27 corresponding to the
Соответствующий акустическому импульсу 27 электрический импульс 32 через третий и четвертый электронные ключи 8 и 9 поступает на вход второго счетчика 17 и на вход генератора 4. В результате счетчик 17 зарегистрирует импульс 32, а в плоскости излучения сформируется второй зондирующий импульс 20. Corresponding to the acoustic pulse 27, the
Электрический импульс 32 поступает также на запирающий вход четвертого ключа 9, на отпирающие входы пятого и шестого ключей 10 и 11, и на первый установочный вход второго триггера 13. Триггер 13 приступает к формированию первой последовательности информационных импульсов 40-42, а через шестой ключ 11 на второй установочный вход ждущего мультивибратора 14 поступит очередной счетный импульс 49 и тем самым прекратит процесс формирования последовательности счетных импульсов 46-57. The
Кроме того, счетный импульс закроет за собой электронный ключ 11 и остановит работу второго триггера 13. Т.е. длительность dT1 сформированного триггером 13 первого информационного импульса 40 первой последовательности, равная интервалу времени между моментами формирования импульсов 20 и 49, отражает степень несоответствия интервала времени Tx между электрическими импульсами 31 и 32 целому числу периодов T счетных импульсов ждущего мультивибратора 14.In addition, the counting pulse will close the electronic key 11 and stop the second trigger 13. That is, the duration dT 1 of the
Первую регистрацию второго зондирующего импульса 20 (акустического сигнала 24) ультразвуковой преобразователь 2 производит спустя время, необходимое для прохождения указанным зондирующим импульсом базового расстояния Lδ до плоскости регистрации. Соответствующий сигналу 24 электрический импульс 33 усилителя 5 через электронные ключи 8 и 10 поступает на вход одновибратора 15. Управляющий вход одновибратора 15 подключен к выходу второго триггера 13, поэтому первый информационный сигнал 43 второй последовательности сформируется спустя время dT1 после поступления на вход одновибратора 15 импульса 33. Информационный импульс 43 с выхода одновибратора 15 поступает на первый установочный вход ждущего мультивибратора 14 и, тем самым, возобновляет процесс формирования счетных импульсов 46-56.The first registration of the second probe pulse 20 (acoustic signal 24), the ultrasonic transducer 2 produces after the time required for the specified probe pulse to pass the basic distance L δ to the registration plane. Corresponding to the signal 24, the
Информационный импульс 33 поступает также на отпирающий вход четвертого ключа 9, к выходу которого подключены вход генератора 4 и первый установочный вход второго триггера 13, и на запирающий вход пятого ключа 10. Тем самым импульс 33 подготавливает схему устройства для формирования второго информационного импульса 41 первой последовательности и для излучения очередного зондирующего импульса 21. The
Для измерения расстояния Lx до контролируемого объекта 3 организуется процесс автоциркуляции акустических и электрических импульсов по контуру: генератор 4 - преобразователь 1 (зондирующие импульсы 19-22) - объект 3 - преобразователь 1 - преобразователь 2 (акустические сигналы 27-30) - усилитель 5 (электрические импульсы 32, 34, 36, 38) - третий электронный ключ 8 - четвертый электронный ключ 9 - генератор 4. Длительность указанного процесса, сопровождаемого регистрацией первым счетчиком 16 счетных импульсов 46-57 и регистрацией вторым счетчиком 17 импульсов 32, 34 и т.д., определяется емкостью счетчика 17.To measure the distance L x to the controlled object 3, the process of auto-circulation of acoustic and electrical pulses is organized along the circuit: generator 4 - transducer 1 (probe pulses 19-22) - object 3 - transducer 1 - transducer 2 (acoustic signals 27-30) - amplifier 5 (
Каждый из указанных импульсов, поступающих на вход второго счетчика 17, означает, что устройством произведено две регистрации очередного зондирующего импульса. Следовательно, емкостью счетчика 17 задают количество регистраций, производимых в течение одного цикла измерения, по времени проведения состоящего из первого и второго информационных сигналов. Передний и задний фронты второго информационного сигнала задаются моментами регистрации акустических сигналов 23 и 30. Each of these pulses supplied to the input of the second counter 17, means that the device has made two registration of the next probe pulse. Therefore, the capacity of the counter 17 sets the number of registrations made during one measurement cycle, according to the time consisting of the first and second information signals. The leading and trailing edges of the second information signal are set by the moments of registration of the
Как показано на фиг. 2, второй информационный сигнал состоит из дискретных интервалов времени Tx между импульсами 31 и 32, 33 и 34, 35 и 36, и т. д. , заполняемых счетными импульсами 46-57. Следует отметить, что по сравнению с прототипом, у которого второй информационный сигнал представляет собою непрерывную последовательность интервалов времени Tx, в предлагаемом способе каждый из счетных импульсов 49, 52 и 56, останавливающих работу ждущего мультивибратора 14, является первым из счетных импульсов, предназначенных для заполнения очередного интервала времени Tx, т.е. первая и вторая последовательности информационных импульсов 40-42 и 43-45 предназначены для исключения неизбежного снижения точности измерения при преобразовании непрерывной последовательности интервалов времени Tx в дискретную их последовательность. Это позволяет отказаться от организации процесса автоциркуляции одним преобразователем, т.е. распределить функцию излучения и регистрации зондирующих импульсов при проведении указанного процесса между двумя преобразователями.As shown in FIG. 2, the second information signal consists of discrete time intervals T x between
В конце каждого цикла измерения импульс переполнения второго счетчика 17 сбрасывает показания счетчика 16 и возвращает в исходные состояния электронные ключи 6, 7 и 8. Поэтому электрический импульс со второго выхода генератора 4, соответствующий импульсу 38 усилителя-формирователя 5, через первый ключ 6 поступит на первый управляющий вход первого триггера 12, приступающего к формированию первого информационного сигнала 39 для второго цикла измерения. Своим передним фронтом сигнал 39 остановит работу ждущего мультивибратора 14 и второго триггера 13. В результате очередной импульс второй последовательности информационных импульсов 40-42 не сформируется, а последним счетным импульсом, сформированным ждущим мультивибратором 14 при проведении первого цикла измерения, будет импульс 57. Т.е. при переполнении емкости счетчика 17 устройство приступает к проведению следующего цикла измерения. О значении расстояния Lx до контролируемого объекта 3 судят в конце каждого цикла измерения по показаниям первого счетчика 16.At the end of each measurement cycle, the overflow pulse of the second counter 17 resets the counter 16 and returns the
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет преобразовать второй непрерывный информационный сигнал в набор дискретных информационных интервалов времени, заполняемых счетными импульсами с сохранением соотношения момента формирования переднего фронта очередного информационного интервала и момента формирования соответствующего счетного импульса, и тем самым разнести во времени моменты излучения очередного и регистрации предыдущего зондирующих импульсов, что позволяет повысить точность измерения. Thus, in comparison with the prototype, the proposed method allows you to convert the second continuous information signal into a set of discrete information time intervals filled with counting pulses while maintaining the ratio of the moment of formation of the leading edge of the next information interval and the moment of formation of the corresponding counting pulse, and thereby to separate the radiation times in time next and registration of the previous probing pulses, which allows to increase the measurement accuracy.
Литература
1. Авт. св. СССР N 1048322, кл. G 01 F 23/28, 1983.Literature
1. Auth. St. USSR N 1048322, class G 01 F 23/28, 1983.
2. Авт. св. СССР N 1180691, кл. G 01 F 17/02, 1985. 2. Auth. St. USSR N 1180691, class G 01 F 17/02, 1985.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96124347A RU2109252C1 (en) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | Distance-to-object measuring method and device intended for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96124347A RU2109252C1 (en) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | Distance-to-object measuring method and device intended for its realization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2109252C1 true RU2109252C1 (en) | 1998-04-20 |
RU96124347A RU96124347A (en) | 1998-09-10 |
Family
ID=20188564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96124347A RU2109252C1 (en) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | Distance-to-object measuring method and device intended for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2109252C1 (en) |
-
1996
- 1996-12-26 RU RU96124347A patent/RU2109252C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shoval et al. | Using coded signals to benefit from ultrasonic sensor crosstalk in mobile robot obstacle avoidance | |
EP0593188B1 (en) | High resolution acoustic echo ranging system | |
CN1094515A (en) | A kind of laser distance measurement method and device | |
RU2109252C1 (en) | Distance-to-object measuring method and device intended for its realization | |
RU2109251C1 (en) | Distance-to-object measuring method and device intended for its realization | |
RU2108545C1 (en) | Method of measurement of distance to object and device intended for its realization | |
RU2112921C1 (en) | Method of check of distance to object and device for its realization | |
RU2117262C1 (en) | Method measuring level of liquid media and device for its realization | |
RU2109254C1 (en) | Distance-to-object checking method and device intended for its realization | |
RU2109253C1 (en) | Method and device intended for its realization | |
RU2117261C1 (en) | Method measuring level of liquid media and device for its realization | |
RU1781538C (en) | Ultrasound echo-pulse thickness meter | |
RU2114401C1 (en) | Method measuring level of liquid medium in reservoir and device for its realization | |
RU2117260C1 (en) | Method measuring level of liquid medium and device for its realization | |
SU1048322A1 (en) | Liquid media level measuring method | |
RU2093788C1 (en) | Method checking distance to surface of object and device for its implementation | |
RU2052768C1 (en) | Ultrasonic distance meter | |
RU2096744C1 (en) | Method measuring level of liquid medium in reservoir and device for its realization | |
RU2112932C1 (en) | Method measuring level of liquid media and device for its realization | |
RU96124346A (en) | METHOD FOR MEASURING DISTANCE TO OBJECT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2096743C1 (en) | Method of measurement of linear values and device for its realization (variants) | |
SU1689904A1 (en) | Device for simulation of non-stationary electromagnetic fields | |
SU1394049A1 (en) | Level indicator | |
SU1465715A2 (en) | Hydraulic meter of sound velocity | |
SU855576A1 (en) | Sonic depth finder |