Спосіб вимірювання швидкості руху зовнішнього об’єкта

Спосіб вимірювання швидкості руху зовнішнього об'єкта, заснований на методі імпульсної 3 На Фіг.1 суцільними лініями зі стрілками позначені провідні електричні зв'язки, а штриховими лініями зі стрілками - дистанційні непровідні зв'язки. Опис роботи даного пристрою пояснює сутність запропонованого технічного рішення і полягає в наступному. Із блока керування та обробки інформації (блок 1) подають сигнал на включення генератора електричних сигналів постійної частоти (блок 2). Генератор виробляє електричний сигнал опорної частоти і передає його в випромінювач імпульсів (блок 3), який формує електричний сигнал від генератора в короткі електромагнітні імпульси у напрямку рухомого об’єкта (блок 4). Імпульси, відбиті від рухомого об’єкта, приймаються прийомним пристроєм (блок 5) і детектуються в електричний сигнал. Частота випромінюваних (прямих) імпульсів fпp дорівнює: 1 fпр (1) T, де Т - період проходження прямих імпульсів. При цьому частота відбитих імпульсів fв буде такою ж: 1 fв (2) T, Після попереднього підсилення у приймачі відбиті імпульси надходять у змішувач частот (блок 6), в який також надходять прямі імпульси від генератора, що мають частоту випромінюваного блоком 3 сигналу. Таким чином, при прийомі прямих і відбитих імпульсів у прийомний канал будуть надходити дві однакові частоти fпp і fв, що мають деяку різницю фаз. Отримані у змішувачі результуючі сигнали направляють у блок 7 - фільтр високої частоти (ФВЧ). ФВЧ пропускає сигнал, в якому амплітуда першої гармоніки досягає свого мінімуму, а амплітуда другої гармоніки - максимуму. Це ілюструє Фіг.2, де показана залежність амплітуд гармонік від різниці фаз прямих і відбитих імпульсів. Цій умові відповідає момент, коли часова затримка (різниця фаз) між прямими і відбитими імпульсами, що надходять у змішувач, буде дорівнювати половині періоду проходження імпульсів - це є точки на графіках амплітуд А1 та А2, абсциси яких рівні 3.14 (на Фіг.2). На Фіг.2: - графік амплітуди першої гармоніки (опорної частоти); —— - графік амплітуди другої гармоніки (подвійної частоти). Як видно з Фіг.2 при різниці фаз Δφ= мінімум амплітуди першої гармоніки (максимум амплітуди другої гармоніки) відповідає моменту, коли різниця фаз між прямими (випромінюваними) і відбитими імпульсами, що надходять у змішувач з генератора та прийомного пристрою відповідно, дорівнює половині періоду проходження імпульсів і також відповідає моменту, коли отримана у змішувачі частота F буде подвійною по відношенню до опорної: F=2fпp. Таким чином, при постійній зміні положення зовнішнього об’єкта змішувач формує час 49407 4 тоту F у два рази вищу, ніж опорна (подана генератором). У кожний момент настання подвійної частоти ФВЧ пропускає сигнал з частотою F=2fпp у блок 8 (рахунковий вузол). Таким чином, формується сигнал низької частоти моментів настання подвійної частоти, який є пропорційним швидкості руху зовнішнього об’єкта . Рахунковий вузол підраховує кількість моментів появи подвійної частоти протягом часу вимірювань. Час вимірювань рахунковий вузол обчислює за кількістю імпульсів, що вкладаються в цей час, як добуток періоду імпульсів опорної частоти на кількість моментів появи подвійної частоти. Величина періоду імпульсів опорної частоти разом із значенням довжини хвилі опорної частоти передається з блока 1 у блок 8 (у блок 1 ці значення вводяться із паспорта генератора або за результатами калібрування). Блок 8 передає сформовані в ньому дані (час вимірювань і кількість моментів утворення подвійної частоти за цей час, значення довжини хвилі опорної частоти) у блок обчислення швидкості (блок 9). Блок 9 обчислює добуток довжини хвилі подвійної частоти F (півдовжина хвилі опорної частоти) на кількість моментів появи подвійної частоти протягом часу вимірювань у відношенні до часу вимірювань - це є швидкість руху зовнішнього об’єкта , визначена в одиницях відношення одиниць вимірювання довжини хвилі до одиниць визначення часу вимірювань. При цьому з блока 1 у блок 9 передають значення виправлень за температуру, атмосферний тиск і вологість навколишнього середовища. Ці дані можуть бути введені в блок 1 за допомогою ручного набору чи безпосередньо від відповідних датчиків. З блока 9 у блок індикації 10 передають результати вимірів. Інформація про результати вимірювань також передається з блока 9 у блок 11 - блок запису і збереження інформації. Через те, що віддаль між передавачем і зовнішнім об'єктом швидко змінюється, частота коливань, які приходять на приймач, може відрізнятися від частоти випромінюваних передавачем коливань, тобто має місце ефект Допплера. У цьому випадку при великій швидкості руху зовнішнього об’єкта слід вводити у блок 1 поправку за частоту Допплера, яка (поправка) з блока 1 передається у блок 9. Таким чином, запропонований спосіб вимірювання швидкості руху зовнішнього об’єкта дозволяє одержати підвищення точності вимірювань за рахунок виключення необхідності вимірювати різницю фаз між прямими і відбитими імпульсами. Література: 1. Савельев И.В. Курс общей физики, т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика: Учебное пособие. - 2-е изд., перераб. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982. - 496с. 2. Дорожинський О.Л. Тукай Р. Фотограмметрія: Підручник. - Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2008. 332с. 5 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 49407 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601