SU1737475A1 - Устройство дл регистрации финиша в спортивных сост зани х - Google Patents

Description

том же участке дистанции находитс  больше одного спортсмена.

Цель изобретени  - повышение точности и оперативности определени  результатов сост заний.

На фиг.1 изображена схема устройства дл  регистрации финиша в спортивных сост зани х; на фиг.2 - блок регистрации.

Устройство содержит оптический квантовый генератор 1 (ОКГ) с длиной когерент- ности излучени , равной требуемой точности измерени  результатов, коллиматор 2, светоделительные пластины 3, полупрозрачные зеркала 4, уголковые отражатели 5, которые размещены непосредственно на перемещающихс  объектах, плоские отражающие зеркала 6, щелевые диафрагмы 7, фотоприемники 8, фильтры 9 промежуточной частоты, детекторы 10 огибающей и блок 11 регистрации.

Устройство работает следующим образом .

Излучение квантового генератора 1 кол- лимируют с помощью оптической системы 2 и посредством светоделительных пластин 3 расщепл ют по амплитуде на N диаграмм, которые ориентируют перпендикул рно дорожкам дистанции. При этом количество формируемых диаграмм выбирают равным числу дорожек дистанции, Затем излучение каждой диаграммы дел т по амплитуде полупрозрачным зеркалом 4 на две части. Одну из них направл ют вдоль соответствующей дорожки дистанции на перемещающийс  объект, а другую часть излучени  пропускают в направлении плоского отражающего зеркала 6, удаленного от полупрозрачного зеркала. 4 на рассто ние, равное рассто нию от зеркала 4 до линии финиша. После отражени  от перемещающегос  уголкового отражател  5 и плоского зеркала 6 лучи вновь соедин ют посредством полупрозрачного зеркала 4 в один пучок , который поступает на щелевую диафрагму 7, установленную на входе фотоприемника 8.

Разделение каждой из N сформированных диаграмм на две части и последующее сведение отраженных излучений с помощью полупрозрачного зеркала 4 осущест- вл ют по схеме интерферометра Майкельсона.

Однако в отличие от классической схемы в предлагаемой многоканальной схеме вместо плоских отражающих зеркал во втором плече интерферометра используют уголковые отражатели 5, установленные на перемещающихс  объектах. В таком многоканальном интерферометре выравнивание оптических путей обоих плеч происходит

лишь тогда, когда перемещающиес  объекты достигают финишной линии.

Если объекты еще не достигли финишной линии и наход тс  от нее на рассто нии,

превышающем длину когерентности излучени  ОКГ, то суммарные световые пол  в плоскости щелевых диафрагм 7 будут представл ть собой некогерентные суперпозиции с пространственным распределением

интенсивности в виде посто нных составл ющих , которые легко могут быть отфильтрованы . При приближении какого-либо из объектов к линии финиша и пересечение ее в соответствующем канале интерферометра

происходит выравнивание оптических плеч и на выходе этого канала формируетс  интерференционна  картина с синусоидальным распределением интенсивности. Контраст этой интерференционной картины

оказываетс  тем выше, чем ближе движущийс  объект находитс  к финишной линии. Само перемещение объекта на финише вдоль дорожки дистанции приводит к колебанию интерференционных полос, вызванному изменением оптической разности хода в плечах интерферометра. Эти колебани  происход т в пределах одного периода и нос т высокочастотный характер. Так, например , перемещение объекта на рассто ние , равное Я/2, где Я - длина волны излучени  ОКГ, приводит к тому, что максимумы и минимумы в интерференционной картине помен ютс  местами. Дальнейшее перемещение объекта на л/2 будет сопровождатьс  возвращением интерференцион- ных полос в исходное положение. Следовательно, интерференционна  картина за счет перемещени  объекта будет сканироватьс  по щелевой диафрагме 7,

ширина которой заведомо выбираетс  не превосход щей половины периода полос.

Благодар  пробеганию интерференционных полос по щелевой диафрагме 7 на выходе фотоприемника 8 формируетс  периодический сигнал, глубина амплитудной модул ции которого достигает максимального значени  в момент пересечени  объ- нектом линии финиша. Врем  существовани  периодического сигнала

(врем  жизни интерференционной картины ) будет пр мо пропорционально длине когерентности используемого излучени  |R с tK и обратно пропорционально скорости перемещени  объекта V06, где с - скорость

света, Тк Я /АЯ с - врем  когерентности излучени , АЯ- ширина спектра излучени . Следовательно, дл  обеспечени  более высокой точности измерени  результатов сост заний необходимо выбирать излучение

по возможности с меньшей величиной к. Очевидно, нижний предел на выбор величины к будет накладывать посто нна  времени срабатывани  аппаратуры блока 11 регистрации.

Фильтрацию выходных сигналов фотоприемников 8 осуществл ют с помощью фильтров промежуточной частоты 9, частотный интервал которых не превышает нескольких сотен мегагерц. За счет выбора малой ширины полосы пропускани  этих фильтров представл етс  возможным сделать вли ние шумов пренебрежимо малым. Отфильтрованные сигналы подвергают квадратичному детектировнию в детекто- pax 10 с целью выделени  огибающей сигналов . Благодар  введению этих блоков устран ютс  высокочастотные колебани  несущей сигналов, что существенно упрощает процесс их дальнейшей обработки.

Блок 11 регистрации включает (см.фиг.2) элементы 12 пам ти, шифратор 13, генератор 14 импульсов, распределитель 15 импульсов, формирователь 16 импульсов старта, измеритель 17 временного интервала, блок 18 пам ти, блок 19 индикации .

Блок 11 регистрации работает следующим образом, В момент старта объектов формирователь 16 импульсов старта форми- рует сигнал, запускающий измеритель 17 временных интервалов. Текущее врем  забега поступает на информационный вход блока 18 пам ти. При пересечении объектами линии финиша на выходах детекторов 10 огибающей по вл ютс  сигналы, поступающие на входы элементов 12 пам ти Генератор 14 импульсов формирует тактовые импульсы, поступающие ни распределитель 15 импульсов, который поочередно падает на управл ющие входы элементов 12 пам ти импульсы опроса. Причем тактова  частота генератора 14 выбрана такой, чтобы период цикла опроса был меньше требуемой ошибки измерени  времени финиширо- вани  объектов. Элементы 12 пам ти производ т запоминание поступающих с детектора 10 входных сигналов до момента прихода импульсов опроса, В момент прихода на управл ющий вход какого-либо из элементов 12 импульса опроса и при наличии на его информационном входе сигнала от детектора 10 огибающей на выходе по вл етс  импульс, который поступает на шифратор 13. Этот импульс прекращаетс  в момент окончани  импульса опроса. На выходе шифратора 13 по вл етс  двоичный код адреса, поступающий на адресные входы блока 18 пам ти, и в соответствующую  чейку пам ти записываетс  текущее врем 

измерител  17 временных интервалов, представл ющее собой результат финиши- ровавшегос  спортсмена. Номер  чейки пам ти и результат финишировани  отображаютс  на соответствующей строке блока 19 индикации.

Таким образом, по окончании забега на блоке 19 индикации отображена полна  картина финиша: номер финишировавшего спортсмена (определ емый по номеру  чейки пам ти) и врем  спортсмена.

Следует отметить, что вместо уголковых отражателей 5, которыми снабжаютс  перемещающиес  объекты, успешно могут быгь использованы так называемые Линзы Лю- неберга, выполненные в виде м гкой подложки с наклеенными на нее на слой алюмини  отражающими стекл нными шариками размером 1 мм. Саму подложку можно выполнить разной формы с нужными размерами.

По сравнению с известным техническим решением предлагаемое устройство, основанное на интерферометрическом методе измерени , обеспечивает существенное повышение точности и оперативности определени  результатов финиша спортсменов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  регистрации финиша в спортивных сост зани х, содержащее оптический квантовый генератор, фотоприемники , полупрозрачные зеркала, отражатели и блок регистрации, отличающеес  тем, что. с целью повышени  точности и оперативности получени  результатов сост заний , в устройство введены светоделительные пластины, коллиматор, щелевые диафрагмы, фильтры промежуточной частоты, детекторы огибающей и уго- ловковые отражатели, которые расположены на одежде спортсменов, коллиматор и светоделительные пластины расположены последовательно по ходу луча оптического квантового генератора, отражатели и светоделительные пластины расположены напротив друг друга по разные стороны от беговых дорожек, щелевые диафрагмы установлены перед фотоприеника- ми и расположены напротив финиширующих спортсменов, полупрозрачные зеркала установлены на пересечении взаимно перпендикул рных лучей фотоприемников и отражателей под углом 45° к направлению движени  спортсменов на финишной пр мой, выходы фотоприемников через фильтры промежуточной частоты соединены с входами детекторов огибающей , выходы которых подключены к входам блока регистрации.

   м

   53

   s

   TDlWOdDff

   I I

   Фиг. 2