RU98831U1

RU98831U1 - DISTRIBUTION TIME METER

Info

Publication number: RU98831U1
Application number: RU2010119480/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Альтаирович Волков; Евгений Евгеньевич Сулиди-Кондратьев; Надежда Юрьевна Волкова; Надежда Дмитриевна Ермакова
Original assignee: Сергей Альтаирович Волков; Евгений Евгеньевич Сулиди-Кондратьев
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2010-10-27
Also published as: RU98831U8

Abstract

Измеритель времени распространения сигнала, содержащий последовательно соединенные генератор несущей частоты, формирователь импульсов, излучатель, приемник, дискриминатор-формирователь, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель и сумматор, а также - формирователь интервалов, генераторы значений синуса и косинуса и счетчик периодов, при этом первый выход формирователя интервалов соединен со вторым входом формирователя импульсов, второй выход формирователя интервалов соединен со вторым входом дискриминатора-формирователя, третий выход формирователя интервалов соединен с первым входом счетчика периодов, четвертый выход формирователя интервалов соединен со входами генераторов значений синуса и косинуса, которые своими выходами соединены с вычислителем через второй и третий его входы соответственно, четвертый вход вычислителя соединен со вторым выходом генератора несущей частоты, второй выход вычислителя соединен с первым входом формирователя интервалов, третий выход вычислителя соединен со вторым входом счетчика периодов, выход которого соединен со вторым входом сумматора, а третий выход генератора несущей частоты соединен с третьим входом счетчика периодов. A signal propagation time meter comprising a carrier frequency generator, a pulse shaper, an emitter, a receiver, a discriminator-shaper, an analog-to-digital converter, a calculator, and an adder, as well as an interval shaper, sine and cosine generators, and a period counter, the first one the output of the interval former is connected to the second input of the pulse former, the second output of the interval former is connected to the second input of the discriminator, third the first output of the interval generator is connected to the first input of the period counter, the fourth output of the interval generator is connected to the inputs of the sine and cosine generators, which are connected to the calculator by its second and third inputs, respectively, the fourth input of the calculator is connected to the second output of the carrier frequency generator, the second the output of the calculator is connected to the first input of the interval shaper, the third output of the calculator is connected to the second input of the period counter, the output of which is connected to the second the adder input, and the third output of the carrier frequency generator is connected to the third input of the period counter.

Description

Полезная модель относится к радиоизмерительной технике и может быть использована, например, для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний в среде.The invention relates to a radio-measuring technique and can be used, for example, to measure the propagation time of ultrasonic vibrations in a medium.

Прототипом полезной модели является измеритель времени распространения, содержащий последовательно соединенные генератор несущей частоты, формирователь импульсов, излучатель, приемник, дискриминатор-формирователь, синхронный детектор и сумматор, а так же - формирователь интервалов, первым входом соединенный со вторым выходом синхронного детектора, а первым выходом - со вторым входом формирователя импульсов, второй выход формирователя интервалов соединен со вторым входом дискриминатора-формирователя, третий выход формирователя интервалов соединен со входом счетчика, выход которого соединен со вторым входом сумматора, второй вход синхронного детектора соединен со вторым выходом генератора несущей частоты - патент на полезную модель РФ №89252, G04F 10/06, 2009 г.The prototype of the utility model is a propagation time meter containing a carrier frequency generator, a pulse shaper, an emitter, a receiver, a discriminator-shaper, a synchronous detector and an adder, as well as an interval shaper connected to the second output of the synchronous detector and the first output - with a second input of the pulse shaper, the second output of the interval shaper is connected to the second input of the discriminator-shaper, the third output of the shaper is rolls connected to the input of the counter, the output of which is connected to the second input of the adder, the second input of the synchronous detector is connected to the second output of the carrier frequency generator - patent for utility model of the Russian Federation No. 89252, G04F 10/06, 2009

Недостатком этого устройства является его низкая точность и надежность.The disadvantage of this device is its low accuracy and reliability.

В связи с этим, технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение точности и надежности измерения.In this regard, the technical problem solved by the utility model is to increase the accuracy and reliability of measurement.

Эта задача решена в измерителе времени распространения, содержащем последовательно соединенные генератор несущей частоты, формирователь импульсов, излучатель, приемник, дискриминатор-формирователь, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель и сумматор, а также - формирователь интервалов, генераторы значений синуса и косинуса и счетчик периодов, при этом первый выход формирователя интервалов соединен со вторым входом формирователя импульсов, второй выход формирователя интервалов соединен со вторым входом дискриминатора-формирователя, третий выход формирователя интервалов соединен с первым входом счетчика периодов, четвертый выход формирователя интервалов соединен со входами генераторов значений синуса и косинуса, которые своими выходами соединены с вычислителем через второй и третий его входы, соответственно, четвертый вход вычислителя соединен со вторым выходом генератора несущей частоты, второй выход вычислителя соединен с первым входом формирователя интервалов, третий выход вычислителя соединен со вторым входом счетчика периодов, выход которого соединен со вторым входом сумматора, а третий выход генератора несущей частоты соединен с третьим входом счетчика периодов.This problem is solved in a propagation time meter containing a carrier frequency generator, a pulse shaper, an emitter, a receiver, a discriminator-shaper, an analog-to-digital converter, a calculator and an adder, as well as an interval shaper, sine and cosine generators, and a period counter, wherein the first output of the interval shaper is connected to the second input of the pulse shaper, the second output of the shaper is connected to the second input of the discriminator-shapers tel, the third output of the interval generator is connected to the first input of the period counter, the fourth output of the interval generator is connected to the inputs of the sine and cosine generators, which are connected to the calculator through its second and third inputs, respectively, the fourth input of the calculator is connected to the second output of the carrier generator frequency, the second output of the calculator is connected to the first input of the interval generator, the third output of the calculator is connected to the second input of the period counter, the output of which is connected n with a second input of the adder, and a third carrier frequency oscillator output is connected to the third input periods counter.

На чертеже приведена блок-схема устройства.The drawing shows a block diagram of a device.

Измеритель времени распространения содержит генератор 1 несущей частоты, формирователь интервалов 2, формирователь импульсов 3, дискриминатор-формирователь 4, излучатель 5, приемник 6, аналого-цифровой преобразователь 7, генератор значений синуса 8, генератор значений косинуса 9, вычислитель 10, счетчик периодов 11, сумматор 12.The propagation time meter comprises a carrier frequency generator 1, an interval shaper 2, a pulse shaper 3, a discriminator-shaper 4, an emitter 5, a receiver 6, an analog-to-digital converter 7, a sine value generator 8, a cosine value generator 9, a calculator 10, a period counter 11 , adder 12.

В устройстве последовательно соединены следующие блоки: генератор 1 несущей частоты, формирователь импульсов 3, излучатель 5, приемник 6, дискриминатор-формирователь 4, аналого-цифровой преобразователь 7, вычислитель 10 и сумматор 12. Первый выход формирователя интервалов 2 соединен со вторым входом формирователя импульсов 3, второй выход формирователя интервалов 2 соединен со вторым входом дискриминатора-формирователя 4, третий выход формирователя интервалов 2 соединен с первым входом счетчика периодов 11, четвертый выход формирователя интервалов 2 соединен со входами генераторов значений синуса 8 и косинуса 9, которые своими выходами соединены с вычислителем 10 через второй и третий его входы, соответственно. Четвертый вход вычислителя 10 соединен со вторым выходом генератора 1 несущей частоты. Второй выход вычислителя 10 соединен с первым входом формирователя интервалов 2, третий выход вычислителя 10 соединен со вторым входом счетчика периодов 11, выход которого соединен со вторым входом сумматора 12. Третий выход генератора 1 несущей частоты соединен с третьим входом счетчика периодов 11.The following blocks are connected in series in the device: carrier frequency generator 1, pulse shaper 3, emitter 5, receiver 6, discriminator-shaper 4, analog-to-digital converter 7, calculator 10 and adder 12. The first output of the interval shaper 2 is connected to the second input of the pulse shaper 3, the second output of the interval shaper 2 is connected to the second input of the discriminator-shaper 4, the third output of the interval shaper 2 is connected to the first input of the counter of periods 11, the fourth output of the shaper of the shafts 2 is connected to the inputs of the generators of the values of sine 8 and cosine 9, which are connected to the outputs of the calculator 10 through its second and third inputs, respectively. The fourth input of the calculator 10 is connected to the second output of the carrier frequency generator 1. The second output of the calculator 10 is connected to the first input of the interval generator 2, the third output of the calculator 10 is connected to the second input of the period counter 11, the output of which is connected to the second input of the adder 12. The third output of the carrier frequency generator 1 is connected to the third input of the period counter 11.

Измеритель времени распространения работает следующим образом.The distribution time meter works as follows.

Генератор 1 несущей частоты вырабатывает электрические колебания, постоянно подаваемые на первый вход формирователя импульсов 3, четвертый вход вычислителя 10 и первый вход счетчика 11. Формирователь интервалов 2 задает интервалы циклической работы устройства. В начале такого рабочего цикла, импульс с первого выхода формирователя интервалов 2 попадает на второй вход формирователя импульсов 3, обеспечивающего поступление пачки импульсов с первого выхода генератора 1 на вход излучателя 5. Одновременно, после получения сигнала с третьего выхода формирователя интервалов 2 на первый вход счетчика периодов 11, начинается отсчет целого количества периодов несущей частоты. Кроме того, с четвертого выхода формирователя интервалов 2 поступает команда на запуск генераторов значений синуса 8 и косинуса 9.The carrier frequency generator 1 generates electrical oscillations constantly supplied to the first input of the pulse shaper 3, the fourth input of the calculator 10 and the first input of the counter 11. The interval shaper 2 sets the intervals of cyclic operation of the device. At the beginning of such a working cycle, the pulse from the first output of the interval shaper 2 goes to the second input of the pulse shaper 3, which provides a pulse packet from the first output of the generator 1 to the input of the emitter 5. At the same time, after receiving the signal from the third output of the interval shaper 2 to the first input of the counter periods 11, the countdown begins of an integer number of periods of the carrier frequency. In addition, from the fourth output of the shaper 2 intervals receives a command to start the generators of the values of sine 8 and cosine 9.

Излучатель 5, получив на свой вход пропущенные формирователем импульсов 3 колебания с первого выхода генератора 1, преобразует их из электрических в распространяемые в среде измерения сигналы, например, ультразвуковые и излучает на приемник 6. Принятые приемником 6 сигналы преобразуются им в электрические колебания и со своего выхода передаются на первый вход дискриминатора-формирователя 4, который, по команде со второго выхода формирователя интервалов 2, включается и, получив сигнал с выхода приемника 6, передает его на вход аналого-цифрового преобразователя 7, откуда после оцифровки сигнал попадает на первый вход вычислителя 10.The emitter 5, having received the oscillations transmitted by the pulse shaper 3 from the first output of the generator 1 to its input, converts them from electrical signals to signals propagated in the measurement medium, for example, ultrasonic ones and emits to the receiver 6. The signals received by the receiver 6 are converted by him into electric oscillations and from his the outputs are transmitted to the first input of the discriminator-shaper 4, which, upon command from the second output of the shaper 2, is turned on and, having received a signal from the output of the receiver 6, transmits it to the analog-digital input th transducer 7, which after digitizing the signal goes to a first input of a calculator 10.

Вычислитель 10, используя данные, получаемые с генератора 1 несущей частоты и генераторов значений синуса 8 и косинуса 9, вычисляет для оцифрованного сигнала с аналого-цифрового преобразователя 7 значения его модуля, а для максимального значения модуля - угол сдвига относительно начала периода. Затем, с первого выхода вычислителя 10, значение полученного угла сдвига передается на первый вход сумматора 12, а с третьего выхода вычислителя 10 подается команда на второй вход счетчика периодов 11, после чего последний посылает целое значение периодов на второй вход сумматора 12, который, суммируя данные, полученные с первого и второго входов, отправляет результат на вход регистрирующего устройства, например, компьютера, на рисунке не показанного.The calculator 10, using the data obtained from the carrier frequency generator 1 and the sine 8 and cosine 9 generators, calculates its module values for the digitized signal from the analog-to-digital converter 7, and the shift angle relative to the beginning of the period for the maximum module value. Then, from the first output of the calculator 10, the value of the obtained shift angle is transmitted to the first input of the adder 12, and from the third output of the calculator 10 a command is sent to the second input of the period counter 11, after which the last sends an integer value of the periods to the second input of the adder 12, which, summing data received from the first and second inputs sends the result to the input of a recording device, for example, a computer, not shown in the figure.

Одновременно вычислитель 10 со своего второго выхода передает команду на первый вход формирователя интервалов 2 о прекращении текущего цикла работы измерителя времени распространения, и формирователь интервалов 2 запускает следующий цикл.At the same time, the calculator 10 from its second output sends a command to the first input of the interval former 2 to terminate the current cycle of the propagation time meter, and the interval former 2 starts the next cycle.

Работа вычислителя 10 происходит следующим образом.The operation of the calculator 10 is as follows.

Допустим, что с момента начала очередного цикла работы, заданного формирователем интервалов 2, проходит N полных периодов до момента начала поступления с аналого-цифрового преобразователя 7 на вычислитель 10 оцифрованного сигнала.Suppose that from the start of the next cycle of work specified by the shaper of intervals 2, N complete periods elapse before the start of receipt of the digitized signal from the analog-to-digital converter 7 to the transmitter 10.

Осуществляется оцифровка сигнала аналого-цифровым преобразователем 7 с некоторым шагом. То есть, каждому моменту оцифровки соответствует определенный угол, для которого на вычислитель 10 с генераторов значений синуса 8 и косинуса 9 поступают соответствующие данные.The signal is digitized by an analog-to-digital converter 7 with a certain step. That is, each moment of digitization corresponds to a certain angle, for which corresponding data is received from the generator 10 from the generators of the sine 8 and cosine 9 values.

Вычислитель 10 для каждого из моментов оцифровки определяет произведение значений входного сигнала и синуса с косинусом, запоминает их и далее последовательно, со сдвигом на шаг оцифровки, суммирует эти произведения для полного периода.The calculator 10 for each of the moments of digitization determines the product of the values of the input signal and the sine with the cosine, remembers them and then sequentially, with a shift by the digitization step, summarizes these products for the full period.

Суммирование, то есть интегральная оценка, осуществляется с целью увеличения точности и надежности окончательных результатов.Summation, that is, integral estimation, is carried out with the aim of increasing the accuracy and reliability of the final results.

Далее, по интегральным значениям произведений сигнала и синуса с косинусом вычисляется значение модуля входного интегрального сигнала и из полученных данных выбирается максимальное значение, для которого, в свою очередь, вычислитель 10 рассчитывает угол сдвига относительно начала текущего периода.Next, using the integral values of the products of the signal and the sine with cosine, the module value of the input integral signal is calculated and the maximum value is selected from the obtained data, for which, in turn, the calculator 10 calculates the angle of shift relative to the beginning of the current period.

Полученный результат передается на сумматор 12, где складывается с числом полных периодов N, поступающим со счетчика периодов 11 и отправляет сумму на вход регистрирующего устройства.The result is transmitted to the adder 12, where it is added up with the number of full periods N coming from the counter of periods 11 and sends the amount to the input of the recording device.

Таким образом за счет введения в схему аналого-цифрового преобразователя 7, генератора значений синуса 8, генератора значений косинуса 9 и вычислителя 10, позволяющих по цифровому сигналу рассчитать время его распространения, значительно повышается точность и надежность измерения сигнала.Thus, by introducing into the circuit an analog-to-digital converter 7, a sine value generator 8, a cosine value generator 9, and a calculator 10, which make it possible to calculate its propagation time using a digital signal, the signal measurement accuracy and reliability are significantly improved.

Claims

A signal propagation time meter comprising a carrier frequency generator, a pulse shaper, an emitter, a receiver, a discriminator-shaper, an analog-to-digital converter, a calculator, and an adder, as well as an interval shaper, sine and cosine generators, and a period counter, the first one the output of the interval former is connected to the second input of the pulse former, the second output of the interval former is connected to the second input of the discriminator, third the first output of the interval generator is connected to the first input of the period counter, the fourth output of the interval generator is connected to the inputs of the sine and cosine generators, which are connected to the calculator by its second and third inputs, respectively, the fourth input of the calculator is connected to the second output of the carrier frequency generator, the second the output of the calculator is connected to the first input of the interval shaper, the third output of the calculator is connected to the second input of the period counter, the output of which is connected to the second the adder input, and the third output of the carrier frequency generator is connected to the third input of the period counter.