SU1328833A1 - Устройство дл счета движущихс объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам неразрушающего контрол , основанным на использовании свойств физических полей, в частности к электрическим счетно-регистрирующим устройствам , и может быть использовано с преимуществом в водных и полупровод щих средах дп  учета движущихс  объектов живой и неживой природы. Цель изобретени  - повышение чувствительности устройства. Устройство содержит генератор 1 питающего напр жени , синтезатор 2, операционный усилитель 3, датчик 4, усилитель 5, детектор 6, фильтр 7 низких частот, модул тор 8, первый 9 и второй 10 согласованные фильтры, первый 11 и второй 12 квадраторы , блок 13.коррекции, детектор 14, компаратор 15, дифференцирующий элемент 16, регистратор 17. Чувствительность устройства повьщ1аетс  благодар  додетекторной обработке сигнала с датчика при помощи согласованного фильтра. 1 ил. § (/

Description

.Изобретение относитс  к средства 5 неразрушающего контрол , основанным на использовании свойств физических полей, в частности к электрическим cчeтнo-peгиcтpиpyющи(l устройствам, и может быть использовано с преимуществом в водных и полупровод щих средах дл  учета движущихс  объектов как живой , так и неживой природы.

Цель изобретени  - повышение чувствительности устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства дл  счета движущихс  объектов.

Устройство содержит генератор 1 питающего напр жени , синтезатор 2, операционный усилитех ь 3, датчик 4, усилитель 5,.детектор 6, фильтр 7 низких частот,модул тор 8, первый 9 и второй 10 согласованные фильтры, первый II и второй 12 квадраторы, блок 13 коррекций, детектор 14, компаратор 15, дифференцирующий элемент 16, ре- гиЬтратор 17,

Генератор 1 питающего напр жени  вырабатывает задающий сигнал, который в зависимости от примен емого вида сложного сигнала может быть синусо

идальной формы в случае, если сложный зо ика 4. В результате в зоне контрол 

между электродами датчика 4 образуетс  квазистационарное электромагнитное поле токов проводимости. Сигнал на выходе усилител  5 представл ет собой тот же сложньш сигнал, однако его амплитуда и фаза св заны с проводимостью участка среды между электродами датчика 4, т.е. происходит модул ци  сигнала, обусловленна  как флук- туаци ми проводимости среды, св занными с изменени ми температуры и состава , так и наличием объекта, пересекающего зону контрол . Далее сложньш сигнал с выхода усилител  5 поступает на вход детектора 6 и согласованного фильтра 9. Детектор 6 преобразует сложный сигнал в однопол р- ный уровень напр  сени , после чего фильтр 7 низких частот вьщел ет низкочастотную часть спектра его огибающей , котора  обусловлена низкочастотными флуктуаци ми проводимости контролируемого участрса йреды, вызванными изменени ьш температуры и состава среды,.

сигнал представл ет собой дискретный фазомодулированный сигнал (ДФМ) или сигнап нелинейной частотной модул цией (ЛЧМ), может быть пр моугольной формы в случае, если сложный сигнал  вл етс  сигналом с дискретной частотной модул цией (ДЧМ) с посто нной или переменной структурой. Средн   частота выбираетс  из услови  распространени  электромагнитных волн в водных и полупровод щих средах и составл ет пор дка одного килогерца.

Синтезатор 2 сложного сигнала формирует сложный шумоподобный сигнал с базой 1 , где Т - длительность , F - полоса спектра сигнала. Условие В 1 обеспечиваетс  за счет сложного закона формировани  (модул ции ) сигнала, например ДФМ, ДЧМ, ЛЧМ и т.д. Кроме.того, сложньш сигнал должен обладать малым: коэффициентом затухани  в полупровод щей, в частности, в водной среде, а огибающа  его автокоррел ционной функции (АКФ) должна иметь как можно более узкий центральный пик и относительно . малые боковые остатки.

Датчик 4, состо щий из пары электродов , служит дл  создани  в контроQ

о 5

5

лируемой зоне переменного электрического пол .

Согласованные фильтры 9 и 10 фор- выходной сигнал, который до посто нного множител  совпадает с коррел ционной функцией входного сигнала , при этом структура фильтров, их характеристики и возможные пути реализации определ ютс  видом обрабатываемого сложного сигнала.

Устройство работает следующим образом .

Импульсы тактовой частоты поступают на вход синтезатора 2 сложного сигнала, осзпцествл   синхронизацию его работы. На выходе синтезатора 2 сложного сигнала формируетс  широкополосный сложный, например, ДЧМ-сиг- налд частота которого может измен тьс  в пределах от 10 Гц до дес ти килогерцS а период повторени  в пределах от 0,1 с до дес ти секунд, что обеспечивает малое затухание сложного ЧМ-сигнала в водной среде , кроме того, база сигнала составит - 10 . Далее сложный ДЧМ-сиг- нал усиливаетс  операционным усилителем 3 и поступает на электроды 4. В результате в зоне контрол 

между электродами датчика 4 образуетс  квазистационарное электромагнитное поле токов проводимости. Сигнал на выходе усилител  5 представл ет собой тот же сложньш сигнал, однако его амплитуда и фаза св заны с проводимостью участка среды между электродами датчика 4, т.е. происходит модул ци  сигнала, обусловленна  как флук- туаци ми проводимости среды, св занными с изменени ми температуры и состава , так и наличием объекта, пересекающего зону контрол . Далее сложньш сигнал с выхода усилител  5 поступает на вход детектора 6 и согласованного фильтра 9. Детектор 6 преобразует сложный сигнал в однопол р- ный уровень напр  сени , после чего фильтр 7 низких частот вьщел ет низкочастотную часть спектра его огибающей , котора  обусловлена низкочастотными флуктуаци ми проводимости контролируемого участрса йреды, вызванными изменени ьш температуры и состава среды,.

При этом посто нна  времени фильтра 7 низких частот выбираетс  таким образом, что приращени  амплитуды сложного сигнала, вызванные пересеченнем зоны контрол  движущимс  объектом , не измен ют уровень напр жени  на его выходе. Уровень напр жени  с выхода -фильтра ,7 низких частот, амплитуда которого пропорциональна низкочастотным флуктуаци м проводимости среды, поступает на управл ющий вход модул тора 8, на второй вход которого подаетс  исходный шумоподобный сигнал с выхода синтезатора 2, Таким образом, на выходе модул тора 8 амплитуда сложного сигнала измен етс  только под воздействием низкочастотных флуктуацией проводимости контролируемого участка среды и не зависит от наличи  в зоне движзпцегос  объекта. Далее сигналы с выходов усилител  5 и модул тора 8 проход т оптимальную обработку согласованными фильтрами 9 и 10, В результате вычисл етс  АКФ сложного. Квадраторы 1 и 12 преобразуют АКФ в однопол рный си нал с узким центральным пиком. За счет временного сжати  при обработке согласованным фильтром длительность центрального пика Т/Б, где Т - период повторени , В - база сложного сигнала, при этом амплитуда центрального АКФ в В раз вьше амплитуды исходного сложного сигнала. Приращени  амплитуды сложного сигнала, например при прохождении объекта между электродами датчика 4 вызьшают в V раз большие приращени  амплитуды пика АКФ и пор дка В раз большие приращени  амплитуды центрального пика напр жени  на выходе квадратора.

Таким образом, применение согласованной фильтрации сложных шумоподоб- ньгх сигналов позвол ет получить вы- игрьш в чувствительности пропорциональной базе В широкополостного сложного сигнала по сравнению с узкополосным синусоидальным сигналом.

В блоке 13 коррекции из сигнала с выхода квадратора 5 вычитаетс  сигнал с выхода квадратора 10, т.е. производитс  компенсаци  низкочастотных составл ющих, св занных с флуктуаци 5

28833

ми проводимости -среды за счет изменений температуры и состава. При этом сигнал на выходе блока 13 коррекции представл ет собой последовательность пиков напр жени , амплитуда которых пропорциональна приращению проводимости участка среды между электродами датчика 4 при воздействии движущегос 

10 объекта. Далее детектор 14 выдел ет огибающую пиков, компаратор 15 формирует пр моугольный импульс при превышении сигналом с выхода детектора 14 операционного порога, дифферен цирую15 щий элемент 16 формирует короткий импульс счета, который регистрируетс  в блоке 17.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  счета движущихс 

   0 объектов, содержащее генератор питающего напр жени , датчик, операционный усилитель, усилитель, первый детектор , блок коррекции, компаратор, выход которого через дифференцирую5 щий -элемент подключен к регистратору, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности устройства, в него введены синтезатор, фильтр низких частот, модул тор, пер0 вьш и второй согласованные фильтры, первый и второй квадраторы, второй детектор, выход генератора питающего напр жени  через синтезатор соединен с первым входом модул тора и вхо . дом операционного усилител , выход которого подключен к входу датчика, выход которого соединен с входом усилител , выход которого подключен к входу первого согласованного фильтра

   0 и через последовательно соединенные первьй детектор и фильтр низких частот к второму входу модул тора, выход которого через последовательно соеди- .ненные второй согласованный фильтр и

   5 второй квадратор подключен к первому входу блока коррекции, выход первого согласованного фильтра через первый квадратор подключен к второму входу блока коррекции, выход которого чеQ рез второй детектор соединен с входом компаратора.