Пристрій для виміру швидкості балістичного об’єкта

1 Пристрій для виміру швидкості балістичного об'єкта, що містить перший опромінювач, оптично зв'язаний з першим фотоприймальним вузлом, вихід якого з'єднаний з першим входом блока формування сигналів, другий вхід якого з'єднаний з виходом другого фотоприймального вузла, а перший вихід - із входом блока виміру інтервалу, вихід якого з'єднаний із входом блока показування результатів, який відрізняється тим, що містить другий опромінювач, оптично зв'язаний з другим фотоприймальним вузлом, а другий вихід блока формування сигналів з'єднаний з другим входом блока виміру інтервалу Винахід відноситься до вимірювання лінійної швидкості, зокрема, до приладів, що вимірюють за допомогою оптичних засобів, і може бути використаний при проведенні балістичних експертиз, визначення швидкості метальних тіл, зокрема, спортивних снарядів, та при дослідженнях матеріалів для визначення швидкості ударного механізму Найближчим по технічній суті до винаходу, що пропонується, є пристрій для виміру швидкості балістичного об'єкта (Викторов В В , Караджали ТМ,, Чурсин А С Устройство для измерения скорости метаемых тел/ Приборы и техника эксперимента — 1983 — № 5, с 212 - 214), що містить перший опромінювач, оптично зв'язаний з першим фотоприймальним вузлом, хід якого з'єднаний з першим входом блока блока формування сигналів, другий вхід якого з'єднаний в виходом другого фотоприймального вузла, а перший вихід - з першим входом блока виміру інтервалу, вихід якого з'єднаний із входом блока представлення результатів 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що перший та другий опромінювачі містять лінійку послідовно з'єднаних дюдів-випромінювачів, причому анод першого дюда-випромінювача з'єднаний з ВІДПОВІДНИМ позитивним потенціалом, катод - з загальною шиною, у склад кожного з фотоприимальних вузлів входить лінійка фотоприимальних ДІОДІВ, катоди яких з'єднані з ВІДПО ВІДНИМ позитивним потенціалом, аноди є виходом фотоприймального вузла, а ЛІНІЙКИ ДІОДІВ випромінювачів та фотоприимальних ДІОДІВ обладнані оптично з ними зв'язаними формувачами апертур 3 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що дюди-випромінювачі та фотоприймальні діоди чергуються між собою у лінійках і розташовані у кожній парі ЛІНІЙКИ з можливістю оптичного зв'язку через формувачі апертур оптичних виходів кожного з дюдів-випромінювачів з оптичними входами ВІДПОВІДНИХ фотоприимальних ДІОДІВ Плоска зона, розміри якої визначаються відстанню від опромінювача до площини, у якій розміщені перший та другий фотоприймальні вузли та відстанню між ними, є чутливою зоною пристрою Однак через те, що у такому пристрою два фотоприймальні вузли сприймають випромшення лише від одного опромінювача, це накладає ВІДПОВІДНІ обмеження на розміри чутливої зони Крім того, у той час, коли досліджуваний балістичний об'єкт у процесі свого руху перетикає чутливу зону та "затемнює" сферичний паралельний світловий потік опромінювача, що освітлює два розташовані вздовж траєкторії руху об'єкту фотоприймальні вузли, на амплітуду та форму їх вихідних сигналів впливає величина відстані від площини їх розташування до об'єкту Це накладає жорсткі обмеження на траєкторію руху об'єкта, а відтак зменшує перелік об'єктів, швидкість яких може бути виміряна, а також спричинює похибки фіксації перетину об'єктом чутливої зони со 47934 В основу винаходу поставлено задачу створення такого пристрою для виміру швидкості балістичного об'єкту, в якому введення нових елементів та зв'язків ДОЗВОЛИЛО б значно збільшити розміри чутливої зони та уможливити надійну фіксацію об'єкта незалежно від місця перетину його траєкторії та чутливої зони, і тим самим зменшити помилку вимірювання та розширити область його застосування Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій для виміру швидкості балістичних об'єктів, що містить перший опромінювач, оптично зв'язаний з першим фотоприймальним вузлом, вихід якого з'єднаний з першим входом блока формування сигналів, другий вхід якого з'єднаний з виходом другого фотоприймального вузла, а перший вихід - з першим входом блока виміру інтервалу, вихід якого з'єднаний із входом блока представлення результатів, згідно з винаходом введено другий опромінювач, оптично зв'язаний з другим фотоприймальним вузлом, а другий вихід блока формування сигналів з'єднаний з другим входом блока виміру інтервалу Це дозволяє значно розширити чутливу зону, в межах якої формується сигнал фіксації перетину зони об'єктом, за рахунок цього зняти жорсткі обмеження на траєкторію руху об'єкту та розширити перелік об'єктів, швидкість яких може бути виміряна, і тим самим розширити область застосування пристрою, а також зменшити залежність вихідних сигналів фотоприймальних вузлів від місця перетину траєкторії досліджуваного об'єкту і чутливої зони, і тим самим ще більше зменшити помилку вимірювання, Також можливо, що перший та другий опромінювачі містять лінійку послідовно з'єднаних дюдіввипромінювачів, причому анод першого дюдавипромінювача під'єднаний до ВІДПОВІДНОГО ПОЗИ ТИВНОГО потенціалу, катод останнього - до загальної шини, у склад кожного з фотоприймальних вузлів входить лінійка фотоприймапьних ДІОДІВ, катоди яких під'єднані до ВІДПОВІДНОГО ПОЗИТИВНОГО потенціалу, а аноди є виходом фотоприймального вузла, ЛІНІЙКИ дюдів-випромінювачів та фотоприймальних ДІОДІВ обладнані оптично з ними зв'язаними формувачами апертур Це дозволяє істотно підвищити ЛІНІЙНІСТЬ випромшення, створюваного випромінювачами, за рахунок цього уможливити надійну фіксацію об'єкта незалежно від місця перетину його траєкторії та чутливої зони, і тим самим ще більше зменшити похибку вимірювання Також можливо, що дюди-випромінювачі та фотоприймальні діоди чергуються між собою у лінійках, між собою у кожній парі ЛІНІЙКИ розташовані з можливістю оптичного зв'язку через формувачі апертур оптичних виходів кожного з дюдіввипромінювачів з оптичними входами ВІДПОВІДНИХ фотоприймальних ДІОДІВ Це дозволяє уніфікувати тип ЛІНІЙКИ ДЛЯ побудови універсальних блоків опромінювачів та фотоприймачів, що сприяє розширенню області застосування пристрою, а також, за рахунок встановлення двонаправленого оптичного зв'язку замість двонаправленого, побудувати більш рівномірні зони чутливості, і тим самим додатково зменшити похибку вимірювання На фіг зображено функціональну схему пристрою для виміру швидкості балістичного об'єкта, де 1 - перший опромінювач, 2, 3 - ВІДПОВІДНО, перший та другий фотоприймальні вузли, 4 - блок формування сигналів, 5 - блок виміру інтервалу, 8 - блок представлення результатів, 7 - другий опромінювач, 8 - дюди-випромінювачі опромінювачів 1, 7, 9 - формувачі апертур, 10 - фотоприймальні діоди фотоприймальних вузлів 2, 3, 11, 12 ВІДПОВІДНО, перша та друга групи операційних підсилювачів блока формування сигналів 4, 13, 14 ВІДПОВІДНО, перший та другий сумуючий підсилювачі блока 4, 15, 18 - ВІДПОВІДНО, перший та другий компаратори блока формування сигналів 4, 17, 18 - ВІДПОВІДНО, перша та друга зони чутливості, які знаходяться між опромінювачами та фотоприймальними вузлами, ВІДПОВІДНО, 1 і 2, 7 і 3, 19 - досліджуваний об'єкт Пристрій для виміру швидкості балістичного об'єкта складається з першого 1 та другого 7 опромінювачів, першого 2 та другого 3 фотоприймальних вузлів і блоків формування сигналів 4, виміру інтервалу 5, представлення результатів 8 Опромінювачі 1 і 7 містять у собі ЛІНІЙКИ ПОСЛІДОВНО ввімкнутих у прямому напрямку дюдіввипромінювачів 8, а фотоприймальні вузли - ЛІНІЙКИ ввімкнутих у зворотному напрямку фотоприймальних ДІОДІВ 10, зазначені ЛІНІЙКИ додатково обладнані формувачами апертур 9 у вигляді канальних отворів певної довжини круглого чи прямокутного перерізу, розташованих вздовж оптичної осі, що з'єднує пару дюд-випромінювач - фотоприймальний діод Блок формування сигналів 4 містить першу 11 та другу 12 групи операційних підсилювачів, виходи яких з'єднані з входами, ВІДПОВІДНО, першого 13 та другого 14 сумуючих підсилювачів, виходи яких ВІДПОВІДНО під'єднані до першого 15 та другого 16 компараторів, виходи яких є, ВІДПОВІДНО, першим та другим виходом блоку формування сигналів 4, які з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами блока виміру інтервалу 5, вихід якого з'єднаний з входом блока представлення результатів 8 Анод першого дюда-випромінювача ЛІНІЙКИ 8 з'єднаний з ВІДПОВІДНИМ ПОЗИТИВНИМ по тенціалом, а катод її останнього діода - з загальною шиною Дюди-випромінювачі 8 через формувачі апертур 9 оптично зв'язані з ВІДПОВІДНИМИ фотоприймальними діодами 10 фотоприймальних вузлів 3 і 4, катоди яких з'єднані з ВІДПОВІДНИМ ПОЗИТИВНИМ потенціалом, а аноди - з входами ВІДПОВІДНИХ операційних підсилювачів груп 11 і 12 Між опромінювачами та фотоприймальними вузлами, ВІДПОВІДНО, 1 і 2, 7 і 3 знаходяться, ВІДПОВІДНО, пе рша та друга зони чутливості 17 і 18 Пристрій працює таким чином У початковому стані дюди-випромінювачі (фотодюди прямого включення) ЛІНІЙОК 8 опромінювачів 1 і 7 формують два багатоканальні інфрачервоні (ІЧ) потоки, густина яких залежить від відстані між фотодюдами в ЛІНІЙЦІ ЦІ ПОТОКИ утворюють зони чутливості, ВІДПОВІДНО, 17 і 18 та сприймаються оптично з'єднаними з фотодюдами ЛІНІЙОК 8 фотоприймальними діодами (зворотно включеними фотодюдами) ЛІНІЙОК 10 фотоприймальних вузлів 2 і З В результаті на виходах операційних 47934 підсилювачів 11,12 блока формування сигналів 4 встановлюються початкові рівні напруг, які визначають потенціали на виходах сумуючих підсилювачів 13, 14, менші за рівень спрацювання компараторів 15, 16, що означає відсутність корисних сигналів на виходах блока 4, Для однозначного оптичного з'єднання та формування пласких зон чутливості 17, 18 використовуються формувачі апертур 9, розміщені у блоках 1, 2, 3, 7 перед фотодюдами ЛІНІЙОК 8, 10 Вони перетворюють широко направлену діаграму випромшення та сприйняття ІЧ променів у вузьконаправлену, що оптично спрягає максимуми зон випромшення фотодюдами ЛІНІЙОК 8 та реєстрації ІЧ потоків фотодюдами ЛІНІЙОК 10, чим спричинює появу перепаду напруги на ВІДПОВІДНИХ виходах операційних підсилювачів блока 4 - спочатку на підсилювачах 12, а потім - 11, Ці перепади через сумуючі підсилювачі, ВІДПОВІДНО, 14 і 13 спричинюють послідовне опрацювання компараторів 18, 15, що призводить до появи на виходах блока 4 сигналів перетинання зон чутливості об'єктом 19 У блоці 5 вимірюється інтервал Т між появою першого та другого сигналів При наявності даних про відстань L від пари "опромінювач 1 - фотоприймальний вузол 2" до пари "опромінювач 7 фотоприймальний вузол 3" підраховується швидкість руху об'єкту Vo-I-ЛОтриманий результат з потрібною точністю відтворюється у блоці представлення результатів 8 (на індикаторній панелі пристрою) 10 Коли досліджуваний балістичний об'єкт 19 під час свого руху перетинає спочатку першу 17, а потім другу 18 зони чутливості, він "затемнює" оптичний ВХІД ОДНОГО ЧИ КІЛЬКОХ фОТОДІОДІВ ЛІНІЙОК Фіг, ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71