SU354346A1 - Способ измерения скорости движения протяженного объекта - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматическим бесконтактным измерител м скорости, иснользующим случайные флуктуации освещенности , отражаемые или излучаемые контролируемой поверхностью. Такие измерители нашли применение в авиации и в прокатном производстве .

При измерении известным способом определ ют частоту изменени  светового потока, отраженного от поверхности объекта и прошедшего через решетку щелевого типа.

При контроле объектов со слабо выраженными оптическими флуктуаци ми (такими объектами  вл ютс , в частности, издели  прокатного производства) уровень полезного сигнала оказываетс  недостаточно высоким и его выделение на фоне помех затрудн етс , особенно в услови х прокатных цехов нри больших электрических и магнитных помехах.

Повыщение помехоустойчивости за счет уменьшени  уровн  помех могло бы быть обеспечено путем сокращени  ширины полосы пропускани  измерительных устройств, однако это несовместимо с данным способом измерени . Требуема  ширина лолосы пропуска НИН при скорост х прокатки, доход щих до 60 м/сек (имеетс  тенденци  к их дальнейшему увеличению), и размерах оптических флуктуации пор дка миллиметров или сантиметров составл ет гц, что определ ет

необходимую полосу пропускани  устройств, реализующих известный способ.

Создапие устройства с узкой полосой пропускани  потребовало разработки нового способа измерени .

Особенностью предложенного способа  вл етс  то, что частоту флуктуации поддерживают -посто нной, измен   отношение шага решетки к масштабу изображени  контролируемой поверхности на плоскости решетки, значение которого принимают за выходную величину , характеризующую измер емую скорость.

На фиг. 1 показано устройство, работающее

по известному способу измерени ; на фиг. 2 и 3 - варианты устройства, реализующего предложенный способ.

Как показано па фиг. 1, при известном способе измерени  участок 1 контролируемой поверхности проецируетс  объективом 2 на рещетку 3, а ее изобралсение объективом 4 - на фотоприемни.к 5, переменна  составл юща  выходного напр жени  которого через фильтр-усилитель 6, как выходна  величина,

ноступает на частотомер.

Если обозначить рассто ние от «онтролируемой поверхности до объектива 2 через Я, сопр лсенное с ним рассто ние от объектива до рещетки через 1г, скорость точки контролини  изображени  этой точки по решетке через V, то h,, h -; и - у - . V НН Если обозначить шаг решетки через t, то изображение в секунду прервано « .(2) Единичный источник на контролируемой поверхности вызывает по вление на выходе фильтра-усилител  6 частоты п. Устройство, работаюш,ее по предложенному способу (фиг. 2), содержит автоматический регул тор 7 частоты, предназначенный дл  форми,ровани  управл юш,его сигнала, подаваемого на вход перестраиваемого ультразвукового генератора 8, выход которого соединен с электромеханическим преобразователем 9. Скорость движени  лроката измер ют следующим образом. РассмоТ|рим простейший случай, когда на поверхности измер емого проката находитс  единична  флуктуаци , например светла  точка, изображение которой перемещаетс  со скоростью w относительно щелей решетки 3. Световой поток, регистрируемый с обратной стороны решетки, измен етс  с частотой п (уравнение 2). В реальных услови х, на поверхности проката имеетс  большое число статистически распределенных флуктуации. В этом случае световой поток, отраженный от каждой излучающей точки, после прохождени  через решетку оказываетс  модулированным с частотой, пропорциональной скорости движени  изображени  проката. Вследствие этого на выходе измерительного устройства можно получить после соответствующей обработки (фильтрации фильтром высокой частоты, усилени  и ограничени  по амплитуде) результирующий электрический сигнал, похожий на синусоиду со случайной фазовой модул цией. Число периодов этого сигнала за единицу времени  вл етс  функцией измер емой скорости, причем диапазон изменени  частоты измерительного сигнала полностью соответствует диапазону изменени  величины измер емой скорости . В рассматриваемом случае рещетка формируетс  следующим образом. Сигналы с выхода ультразвукового генератора 8 поступают на электромеханический преобразователь 9, механические колебани  которого возбуждают в пластинке сто чие волны. Пластинка становитс  оптически неоднородным телом, имеющим участки с различным коэффициентом преломлени . В ней образуютс  темные и светлые полосы, т. е. возникает ультразвукова  рещетка, щаг которой обратно пропорционален частоте сигналов , вырабатываемых ультразвуковым генератором 8. та которого сравниваетс  с эталонным значением частоты, на которую настроен автоматический регул тор частоты. В случае отклоне , ни  частоты от заданного значени , например в больщую сторону, частотный детектор вырабатывает управл ющий сигнал со знаком « + , который воздействует на перестраиваемый ультразвуковой генератор, и генератор уменьшает частоту сигналов, поступающих на электромеханический преобразователь. При этом шаг / ультразвуковой рещетки увеличиваетс , что вызывает соответственное уменьшение частоты сигнала, подаваемого на вход частотного детектора. Таким образом, частота измерительного сигнала становитс  равной эталонной частоте, на которую настроен частотный детектор. Этот .процесс повтор ют каждый раз при изменении скорости движени  проката. Отсчет результата измерени  производ т с выхода ультразвукового генератора , поскольку частота ультразвуковых колебаний обратно пропорциональна измер емой скорости. Изменение отношени  шага решетки к масштабу изображени , осуществл емое в соответствии с измер емой скоростью, позвол ет осуществл ть измерение в узкой полосе частот (практически ширина полосы пропускани  определ етс  чувствительностью частотного детектора и может составл ть единицы, дес тки герц при диапазоне изменени  частоты в несколько килогерц). Таким образом, уровень собственных шумов измерительной системы и шумов, обусловленных внешними помехами, может быть в данном случае на 2-3 пор дка меньщим, чем при измерении но известному способу. На фиг. 3 показан другой вариант устройства , реализующего предложенный способ измерени . Здесь объектив - с переменным фокусным рассто нием, например «Рубин, подвижна  система которого выполнена так, что одновременно с изменением фокусного рассто ни  измен ютс  рассто ни  Н и h. Наводка изображени  поверхности на плоскости решетки не сбиваетс , решетка имеет неизменный шаг, W - серводвигатель автоматического регул тора частоты. В этом устройстве посто нство частоты поддерживаетс  изменением масштаба изображени . Предмет изобретени  Способ измерени  ско,рости движени  про женного объекта путем модул ции флуктуации светового потока, воспринимаемого от бъекта решеткой, и измерени  частоты моулированного потока, отличающийс  тем, то, с целью повыщени  отношени  сигнала к уму, частоту флуктуации поддерживают пото нной , измен   отношение шага решетки к асштабу изображени , значение которого ринимают за выходную величину, характериФиг . J

PuS 2