Пристрій ехолотування

Пристрій ехолотування, що містить джерело і приймач акустичних коливань, подільник частоти, перший елемент І, тригер, лічильник імпульсів, детектор, підсилювач, перший формувач імпульсів і генератор тактових імпульсів, з'єднаний із входом подільника частоти і першим входом першого елемента І, перший комутатор, тригер, одиничний вхід якого підключений до другого входу першого елемента І, вихід якого з'єднаний з лічильним входом лічильника імпульсів, до входу обнуления якого підключений вихід першого елемента затримки, вхід якого і вхід обнуления тригера з'єднані з виходом елемента АБО, до першого входу якого і входу другого елемента затримки підключений вихід подільника частоти, блок визначення меж поля дисперсії параметра, ВІДПОВІДНІ ВИХОДИ ЯКОГО порозрядно з'єднані з цифровими виходами поточних значень нижньої і верхньої меж поля дисперсії оцінюваного параметра, блок визначення ранжированого значення параметра, виходи якого порозрядно підключені до ВІДПОВІДНИХ входів цифро-аналогового перетворювача, вихід якого з'єднаний із входом управління підсилювача з керованим коефіцієнтом керування, послідовно з'єднаного з детектором, обмежувальним елементом і першим формувачем імпульсів, групу других елементів І і третій елемент затримки, вихід якого підключений до других входів других елементів І, перші входи яких порозрядно з'єднані з виходами Винахід відноситься до технічної кібернетики, автоматики, обчислювальної техніки, а зокрема, до акустичної дальнометрм, у т ч до акустичного ехолотування лічильника імпульсів, який відрізняється тим, що в нього введена група випромінювачів акустичних коливань, при цьому входи всіх випромінювачів акустичних коливань порозрядно з'єднані з виходами першого комутатора, другий комутатор, група приймачів акустичних коливань, причому виходи всіх приймачів акустичних коливань порозрядно підключені до сигнальних входів другого комутатора, вихід якого з'єднаний з сигнальним входом підсилювача, генератор гармонійних коливань, вихід якого підключений до сигнального входу першого комутатора, одновібратор, вхід якого з'єднаний з виходом другого елемента затримки, послідовно з'єднані датчик температури середовища поширення акустичних коливань і аналогоцифрового перетворювача, арифметичний блок, кільцевий регістр зсуву, до шини зсуву якого підключений вихід подільника частоти, і з'єднаний з одиничним входом тригера другий формувач імпульсів, до входу якого підключений вихід одновібратора, з'єднаний також з другим входом керування першого комутатора, до перших входів керування якого і входів керування другого комутатора підключені порозрядно виходи кільцевого регістра зсуву, вихід першого розряду якого з'єднаний з входом обнуления блока визначення меж поля дисперсії параметра, до входів якого і входів блока визначення ранжированого значення параметра підключені ВІДПОВІДНІ виходи арифметичного блока, перші і другі входи якого порозрядно з'єднані з виходами ВІДПОВІДНО групи других елементів І і аналого-цифрового перетворювача, при цьому вихід першого формувача імпульсів підключений до другого входу елемента АБО і входу третього елемента затримки, а виходи блока визначення ранжированого значення параметра порозрядно підключені до цифрових виходів виводу поточних значень оцінюваного параметра Відомий пристрій для акустичної дальнометрм [див Измеритель уровня зерна Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИЭ 561 719 000 ТО, Таганрог, ТРТИ, 1991 г], що міс (О о (О тить генератори(*) гармонічних коливань і тактових імпульсів, перший(*), другий, третій та четвертий арифметичні(розмножувальні) блоки, перший(*) та другий дільники частоти, розширювач імпульсів, вузол селекції, перший(*) і другий підсилювачі, аналоговий і три цифрових компаратора, тригер, два лічильника(*) імпульсів, чотири регістри оперативної пам'яті, елемент 1(*), дешифратор, персональну ЕОМ, мультиплексори каналів і в кожному каналі приймальні та передавальні електроакустичні перетворювач^*),(тут * - ознаки, характерні для об'єкта винаходу) Відомий пристрій шляхом ручного запровадження значень температури оточуючого сипучий матеріал середовища дозволяє коректувати похибку дальнометрії на температурні зміни швидкості поширення акустичного сигналу, чим досягається підвищення точності пристрою, крім того, по чотирьох відліках з наступним їхнім взаємним порівнянням забезпечується підтвердження достовірності результатів - виміри рівня матеріалів у просторі їхнього розташування Проте відомий пристрій має ІСТОТНІ хиби, що полягають у необхідності ручного запровадження значень температури повітря простору над рівнем сипучого матеріалу, значною апаратурною надмірністю і можливістю, у випадку взаємної нерівності всіх значень канальних ВІДЛІКІВ, утрати інформації, що може бути зумовлено нахилом або неплоскісністю поверхні сипучого матеріалу або непаралельністю лоційованої поверхні і тієї, щолоціює Відомий пристрій для акустичної дальнометрії [див Авторське посвідчення СРСР №1396108, м кл G01V 1/38, 6 18, 1988р], що містить джерело і приймач акустичних випромшювань(*), підсилювач(*), з'єднаний входом з виходом приймача акустичних випромінювань, піковий вольтметр, з'єднаний входом з виходом підсилювача, перший обмежувальний елемент(*), цифро-аналоговий перетворювач(*), генератор(*) тактових(еталонних) імпульси, перший і другий елементи затримки(*), перший і другий формувач імпульсів, подільник^) частоти, з'єднаний входом з виходом генератора(*) тактових імпульсів, перший елемент АБО(*), з'єднаний першим входом з виходом дільника частоти, а виходом - із входом першого елемента затримки, другий обмежувальний елемент, з'єднаний входом з виходом джерела акустичних випромінювань(коливань), перший тригер(*), з'єднаний входом обнуління з виходом першого елемента АБО, а одиничним входом - з виходом другого обмежувального елемента, перший елемент 1(*), з'єднаний першим входом з виходом генератора тактових імпульсів, а другим входом з одиничним виходом тригера, перший лічильник імпульсів(*) з'єднаний входом обнуління з виходом першого елемента затримки, а рахунковим входом - з виходом першого елемента 1, групу других елементів 1, з'єднаних, першими входами порозрядно з виходами першого лічильника імпульсів, а другими входами - з виходом другого елемента затримки, виходи групи елементів 1 порозрядно з'єднані з цифровими виходами пристрою, третій елемент затримки, з'єднаний входом з виходом подільника частоти, а виходом - із входом джерела акустичних коливань, другий лічильник імпульсів з'єдна 47606 ний входом обнуління з виходом подільника частоти, а рахунковим входом - з виходом першого формувача імпульсів, вхід якого через перший обмежувальний елемент з'єднаний з виходом пікового вольтметра, комутаторП, з'єднаний входами порозрядно з виходами другого лічильника імпульсів, а виходом - із другим входом першого елемента АБО і з входом другого елемента затримки, блок визначення ранжируваного значення параметра(*), з'єднаний входами порозрядно із виходами групи других елементів 1(*), а виходами - порозрядно з входами цифро-аналогового перетворювача(*), блок визначення меж поля дисперсії параметра(*), з'єднаний інформаційними(сигнальними) входами порозрядно з виходами групи других елементів 1, індикатора значень верхньої і нижньої меж поля дисперсії параметра, з'єднані порозрядно з ВІДПОВІДНИМИ виходами блока визначення меж поля дисперсії параметра, причому підсилювач має керований коефіцієнт підсилення, вхід управління яким з'єднаний з виходом цифро-аналогового перетворювач а (тут * ознаки, характерні для об'єкта винаходу) Найбільш близьким за технічною суттю є акустичний далекомір [див авт свід СРСР №1783310, А1, GO1F 23/28, 1992], що містить джерело і приймач акустичних коливань(*), генератор тактових імпульсів(*), генератор частоти(*), перший елемент 1(*), тригер(*), лічильник імпульсів(*) і перший формувач імпульсів(*) (тут * - ознаки, характерні для об'єкта) Хиби відомих пристроїв - одноканальність, що обмежує їхні функціональні можливості, і відсутність можливості корекції результатів виміру при ЗМІНІ температури середовища поширення акустичних коливань, що знижує точність оцінювання рівня сипучих матеріалів Завдання винаходу полягає в підвищенні точності оцінювання рівня сипучих матеріалів за рахунок температурної корекції результатів вимірів, розширення функціональних можливостей за рахунок оцінювання рівня сипучих матеріалів при довільних нахилах і криволінійностях їхніх поверхонь Технічний результат винаходу полягає в розширенні функціональних можливостей Його технічний результат досягається тим, що в пристрій, що містить джерело і приймач акустичних коливань, генератор тактових імпульсів, з'єднаний виходом із входом подільника частоти і першим входом першого елемента 1, перший комутатор, тригер, одиничний вхід якого приєднаний до другого входу першого елемента 1, вихід якого з'єднаний з лічильним входом лічильника імпульсів, до входу обнуління якого приєднаний вихід першого елемента затримки, вхід якого і вхід обнуління тригера з'єднані з виходом елемента АБО, до першого входу якого і входу другого елемента затримки приєднаний вихід подільника частоти, блок визначення меж поля дисперсії параметра, ВІДПОВІДНІ виходи якого порозрядно з'єднані з цифровими виходами виводу поточних значень нижньої і верхньої меж поля дисперсії параметра, блок визначення ранжированого значення параметра, виходи якого порозрядно підключені до ВІДПОВІДНИХ входів цифро-аналогового перетворю 47606 рованого значення параметра, цифро-аналоговий вача, вихід якого з єднаний із входом керування перетворювач 14, з'єднаний входами порозрядно з підсилювача з керованим коефіцієнтом підсиленвиходами блока 13 визначення ранжированого ня, сполученого послідовно з детектором, обмезначення параметра, підсилювач 15 з керованим жувальним елементом та першим формувачем коефіцієнтом підсилення, з'єднаний входом керуімпульсів , другі елементи 1 та третій елемент завання з виходом цифро-аналогового перетворютримки, вихід якого приєднаний до других входів вача 14, детектор 16, з'єднаний входом з виходом других елементів 1, перші входи яких порозрядно підсилювача 15, обмежувальний елемент 17, з'єдз'єднані з виходами лічильника імпульсів, уведена наний входом з виходом детектора 16, перший група випромінювачів акустичних коливань, входи формувач 18 імпульсів, з'єднаний входом з вихояких порозрядно(поканально) з'єднані з виходами дом обмежувального елемента 17, а виходом - із першого комутатора, другий комутатор, група придругим входом елемента 10 АБО, групу других ймачів акустичних коливань, виходи котрих покаелементів 19 1, з'єднаних першими входами понально приєднані до сигнальних(шформаційних) розрядно з виходами лічильника 8, третій елемент входів другого комутатора, вихід якого з'єднаний з 20 затримки, з'єднаний входом з виходом формусигнальним входом підсилювача, генератор гарвача 18, а виходом - із другими входами групи монійних коливань, вихід якого приєднаний до сигелементів 19 1, групу джерел 21 акустичних колинального входу першого комутатора, одновібравань, до складу якої ввійшло і джерело 1 акустичтор, вхід якого з'єднаний з виходом другого них коливань, з'єднаних входами порозряделемента затримки, послідовно з'єднані датчик но(поканально) з виходами комутатора 6, другий температури середовища поширення акустичних комутатор 22, вихід якого з'єднаний із сигнальним коливань і аналого-цифрового перетворювача, входом підсилювача 15, групу приймачів 23 акусарифметичний блок, кільцевий регістр зсуву, до тичних коливань, до складу якої ввійшов і приймач шини зсуву якого приєднаний вихід подільника 2 акустичних коливань, з'єднаних виходами порозчастоти, і, з'єднаний з одиничним входом тригера, рядно(поканально) з сигнальнидругий формувач імпульсів, до входу якого приєднаний вихід одновібратора, з'єднаний також з друми(шформаційними) входами комутатора 22, гегим входом керування першого комутатора, до нератор 24 гармонічних коливань, з'єднаний перших входів керування якого і входів керування виходом з сигнальним входом комутатора 6, однодругого комутатора приєднані виходи кільцевого вібратор 25, з'єднаний входом з виходом елеменрегістра зсуву, вихід першого розряду якого з'єдта затримки 11, а виходом - із першим входом кенаний з входом обнуління блока визначення меж рування комутатора 6 і одиничним входом тригера поля дисперсії параметра, до інформаційних вхо7, датчик 26 температури середовища поширення дів якого і входів блока визначення ранжированого акустичних коливань(середовища між поверхнею значення параметра підключені ВІДПОВІДНІ ВИХОДИ джерел і приймачів акустичних коливань, лоціюча арифметичного блока, перші і другі входи якого поверхня, та поверхонь сипучого матеріалу, лоціпорозрядно з'єднані з виходами ВІДПОВІДНО групи йована поверхня), аналого-цифровий перетворюперших елементів 1 та аналого-цифрового перевач 27, з'єднаний входом з виходом датчика 26, творювача, при цьому вихід першого формувача арифметичний блок 28, з'єднаний порозрядно пеімпульсів підключений до другого входу елемента ршими входами з виходами групи елементів 19 1, АБО і входу третього елемента затримки, а виходи другими входами - порозрядно з виходами аналоблока визначення ранжированого значення параго-цифрового перетворювача 27, а виходами - з метра порозрядно приєднані до цифрових виходів інформаційними входами блока 12 визначення виводу поточних значень оцінюваномеж поля дисперсії параметра і блока 13 визнаго (ко нтрольова ного) параметра чення ранжированого значення параметра, кільцевий регістр 29 зсуву, з'єднаний шиною зсуву з Схема пристрою подана на кресленні виходом подільника 4 частоти, а виходами - поПристрій для оцінки рівня сипучих матеріалів розрядно з першими входами керування комутамістить джерело 1 і приймач 2 акустичних колитора 6 і входами керування комутатора 22, вихід вань, генератор 3 тактових імпульсів, дільник 4 першого розряду регістра 119, другими входами частоти, з'єднаний входом з виходом генератора З порозрядно з виходами аналого-цифрового переімпульсів, перший елемент 5 1 , з'єднаний першим творювача 27, а виходами - з інформаційними входом з виходом генератора 3, перший комутавходами блока 12 визначення меж поля дисперсії тор 6, тригер 7, з'єднаний одиничним виходом з параметра і блока 13 визначення ранжированого другим входом елемента 5 1, лічильник 8 імпульзначення параметра, кільцевий регістр 29 зсуву, сів, з'єднаний лічильним входом з виходом елемез'єднаний шиною зсуву з виходом подільника 4 нта 5 1, перший елемент 9 затримки, з'єднаний частоти, а виходами - порозрядно з першими вховиходом з входом обнуління лічильника 8, еледами керування комутатора 6, і входами керуванмент 10 АБО, з'єднаний першим входом з виходом ня комутатора 22, вихід першого розряду регістра подільника 4, а виходом - із входом обнуління три29 з'єднаний з входом обнуління блока 12 визнагера 7 і входом елемента 9 затримки, другий елечення меж поля дисперсії параметра, і другий фомент затримки 11, з'єднаний входом з виходом рмувач ЗО імпульсів, з'єднаний входом з виходом подільника 4, блок 12 визначення меж поля дисодновібратора 25, а виходом - з одиничним вхоперсії параметра [див авторське посвідчення дом тригера 7 і другим входом керування комутаСРСР №1334158, б 32, 1987р], з'єднаний ВІДПОВІтора 6, причому, виходи блока 13 порозрядно ДНИМИ виходами з цифровими виходами виводу з'єднанні з цифровими виходами виводу поточних поточних значень нижньої і верхньої меж поля значень оцінюваного параметра дисперсії параметра, блок 13 визначення ранжи 47606 Пристрій працює таким чином У вихідному стані генератори 3 і 24 виключені, виходи блоків 6, 7, 12,13, 14, 22, 27, 28 і 29 обнулені Із вмиканням пристрою генератор 3 генерує тактові імпульси з частотою f3, а генератор 24 гармонічні коливання з частотою f24, при цьому на виході подільника 4 частоти генеруються імпульси з частотою f4(F4 - fs/n, де п - коефіцієнт розподілу подільника 4) Регістр 29 має число розрядів К, що дорівнює числу акустичних каналів, і на кожному його розрядному виході послідовно у часі встановлюється високий потенціал з частотою f29i - f4/K fs/пК, і = 1,К Кожний імпульс з виходу першого розряду регістра 29 надходить на вхід обнуління блока 12 визначення меж поля дисперсії параметра, а кожним імпульсом високого потенціалу з і-го виходу регістра 29 комутаторами 6 і 22 комутуються ВІДПОВІДНІ(І-І) канали так, що вхід одного з джерел 1 чи 21 і вихід одного з приймачів 2 або 23 акустичних коливань, але однойменного каналу, стають сполученими з виходом генератора 24 і входом підсилювача 15 ВІДПОВІДНО на період, рівний тривалості імпульсу на виході одновібратора 25 і на і-ом виході регістра 29 Кожним імпульсом з виходу подільника 4 через елемент 10 АБО й елемент 9 затримки лічильник 8 обнулюється, а через елемент 11 затримки кожним імпульсом запускається одновібратор 25, імпульс високого потенціалу і виходу якого через формувач ЗО надходить на другий вхід управління комутатора 6 і модулює сигнал з виходу генератора 24, чим досягається спрацьовування одного(і-го) з джерел 1 або 21 акустичних коливань Крім того імпульсом з виходу формувача ЗО тригер 7 переводиться в одиничний стан, а високим потенціалом з одиничного виходу останнього відчиняється елемент 5 1, при цьому імпульси з виходу генератора 3 через елемент 5 1 надходять на лічильний вхід лічильника 8 У момент надходження відбитого від лоціиованої поверхні акустичного сигналу спрацьовує приймач 2 чи 23, а сигнал з його виходу через комутатор 22 надходить на сигнальний вхід підсилювача 15, коефіцієнт підсилення якого завжди ВІДМІННИЙ від нуля, але залежить від стана виходів цифроаналогового перетворювача 14 Сигнал з виходу джерела 1 або 21 поширюється зі швидкістю с = F(t), де t - температура середовища поширення акустичного сигналу, у межах діаграми спрямування джерела Відбитий від лоціиованої поверхні акустичний сигнал, попавши на вхід приймача 2 або 23, перетвориться на електричний сигнал тієї ж частоти Після посилення підсилювачем 15, детектування детектором 16 і з затримкою в часі т-і7 сигнал надходить на вхід формувача 18, коротким імпульсом з виходу формувача 18, через елемент 10 АБО, тригер 7 обнулюється, елемент 5 1 закривається, лічильник 8 зупиняється, зафіксувавши числовий код Ns пропорційний добуткові періоду проходження імпульсів з виходу генератора 3 на час поширення акустичного сигналу т від його 8 джерела 1 або 21 до лоціиованої поверхні і від лоціиованої поверхні до приймача 2 або 23 ВІДПОВІДНО Але по імпульсі з виходу формувача 18 через елемент Т2о затримки, з затримкою 20, відчиняються елементи 19 1 і вміст лічильника 8 через елементи 19 1 надходить на перші входи арифметичного блока 28, на другі входи якого надходить код N27 пропорційний потенціалу на виході датчика 26, але U26 - F(t), а отже, швидкості с поширення акустичного сигналу ОСКІЛЬКІ швидкість акустичного сигналу залежить від температури середовища його поширення, то, наприклад, у повітрі визначається як с в = 10,0335(t) 1 / 2 а з урахуванням подвійного пробігу акустичного сигналу від поверхні , що лоціює , до лоційованоі і обернено, с = Св = 20,0670(t) 1 / 2 , Арифметичним блоком 28 коди вхідних величин Ns і N27 перемножуються, у результаті на його виході генерується код N28 пропорційний відстані L від поверхні, що лоціює, до лоціиованої, як N 2 8 =L = cB(t)T = N 8 N 2 7, З виходів блока 28 кожне значення N28, пропорційне L, надходить на входи блоків 12 і 13 На виходах блока 12 генеруються коди N28mm та N28max 3 ВИбірКИ КОДІВ N28 ОбМЄЖЄНОі(фіКСОВаНОі) довжини, а на виходах блока 13 генеруються коди медіанних, наприклад середніх, значень N28cp Так для пристрою з К каналами ранг числа N-із може визначатися по R = (К + 1)/2, виходить N28cp пропорційне Цр Код N-із значення І_ср, надходить на виходи вивода поточних значень параметра і на входи перетворювача 14, на виході якого генерується аналоговий сигнал \п керування коефіцієнтом підсилення підсилювача 15, пропорційний середньому значенню L, чим забезпечується сталість амплітуди сигналу на виході підсилювача 15 і крутості фронту відеоімпульсу на виході детектора 16 На виходах пристрою генеруються цифрові КОДИ N28min - Urn, N28max = L m a x I N28cp = Up 3 кінцевої вибірки значень N28 з постійним и обновленням, вилученням застарілих даних і поповненням одержаними по останньому, за датою надходження, прийому інформації Пристрій працює по замкнутому циклу необмежено в часі Таким чином, пристрій забезпечує а) розширення функціональних можливостей за рахунок його багатоканальності, а, отже, можливості оцінювати рівень лоціиованої поверхні значних розмірів з виведенням значень Lmm, L m a x 1 Lop, б) ПІДВИЩЄННЯ ТОЧНОСТІ ВИМіру l_min, L c p I Lmax 33 рахунок урахування температурного коефіцієнта поширення акустичних коливань у середовищі й оперативного коригування значень L, в) підвищення надійності в роботі за рахунок зменшення втрат інформації при непаралельній або криволінійній поверхні сипучих матеріалів 47606 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 10