DE2128724A1 - Geschwindigkeitsmesser - Google Patents

Description

Institutet for mikrovagsteknik, Stockholm/Schweden

Geschwindigkeitsmesser

Die Erfindung bezieht sich auf einen Geschwindigkeitsmesser und genauer auf eine Vorrichtung zum Messen der Relativbewegung eines als Signalquelle wirkenden Objekts, welche zwei Abtasteinrichtungen zum Erzeugen zweier ähnlicher von dem Objekt ausgehender Signale von Rauschcharakter ohne mechanische Berührung mit dem Objekt aufweist, welche Signale entsprechend dem Abstand zwischen den Abtasteinrichtungen zeitlich zueinander verschoben sind, miteinander verglichen werden und ein Anzeigesignal entsprechend dem Zeitintervall zwischen den zwei Signalen in einer Anzeigeeinrichtung erzeugen.

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Die kennzeichnenden Merkmale einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung ergeben sich aus dem Anspruch.

Die Erfindung wird näher beschrieben im Zusammenhang mit der Zeichnung. Aus der folgenden Beschreibung lassen sich Einzelheiten der Erfindung und deren Vorteile erkennen. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild für eine Vorrichtung entsprechend der Erfindung,

Pig. 2 und 3 zwei Zeitdiagramme für die Vorrichtung nach Pig. 1, und

Fig. 4 Spannungsdiagramme im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Pig. I.

In Pig. 1 bewegt sich ein Objekt 0, welches als Signalquelle wirkt, mit einer bestimmten Geschwindigkeit, welche gemessen werden soll. Benachbart zu dem Objekt 0, aber ohne mechanische Berührung mit dieser, sind zwei Abtasteinrichtungen 1 und 2 mit einem Abstand 1 zueinander angeordnet. * Die Abtasteinrichtungen sind mit ihren auf Signale ansprechenden Teilen zu dem Objekt hin gedreht, und man erhält von diesen Einrichtungen so zwei'ähnliche Signale von Ramschcharakter, welche zeitlich verschoben sind. Die Abtasteinrichtung 1 ist über einen Verstärker Fl-direkt mit dem ersten Eingang eines Differenzverstärkers Fj5 verbunden, während die Abtasteinrichtung 2 über einen Verstärker F2 und einen Probenverzögerungskreis A-C^g-B mit einem zweiten Eingang des Differenzverstärkers F^ verbunden ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers F^ ist über eine Gleichrichterstufe L mit zwei parallelen Zweigen verbunden. Einer der Zweige C-Cl-Rl besteht aus einem Verbindungs-

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schalter C, einem mit Erde verbundenen Kondensator Cl und einen Widerstand Rl, während der zweite Zweig D-C2-R2 aus einem Verbindungsschalter D, einem Kodensator C2 und einem Widerstand R2 besteht. Die zwei Zweige sind jeweils mit einem ihnen zugehörigen Eingang eines Integrierkreises I verbunden, dessen Ausgang über einen Analog-Frequenzumsetzer A/F mit sowohl einer Anzeigeeinrichtung 12 als auch einem Steuerkreis S verbunden ist. Der Steuerkreis S steuert mit Hilfe von Impulsen, die Ein- und Ausschalteinrichtungen des Probenverzögerungskreises A-C^g-B und der Verbindungsschalter C und D auf eine solche Weise, daß dem Signal von der zweiten Abtasteinrichtung 2 auf elektronische Weise eine zeitliche Verschiebung T_e aufgeprägt wird, welche der zeitlichen Verschiebung Tm zwischen den beiden Signalen infolge des Abstands 1 zwischen den Abtasteinrichtungen 1, 2 entspricht. Wenn sich das Objekt mit einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit ν bewegt, stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, woraus sich eine bestimmte Frequenz f auf der Ausgangsseite des Analog-Frequenzumsetzers ergibt. Diese Frequenz wird der Anzeigeeinrichtung 12 zugeführt, welche direkt zur Anzeige der Geschwindigkeit ν geeicht ist. Das Frequenzsignal wird weiter dem Steuerkreis S zugeführt, welcher auf bekannte Weise zur Abgabe von Impulsreihen mit vorher bestimmten Wiederholungsfrequenzen, Impulsabständen, Impulsdauern und Verzögerungen eingerichtet ist. In bezug auf die Frequenz f sind in der Zeichnung 4 mit A, B, C und D bezeichnete Ausgänge angedeutet. Diese Ausgänge sollen die Teile A, B, C und D in Fig. 1 beeinflussen. Diese Teile müssen natürlich nicht konventionelle Kontakteinrichtungen sein, sondern können aus Transistoren bestehen oder auf eine andere Weise ausgewählt und angeordnet sein.

In dem Diagramm entsprechend Fig. 2 zeigen die

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schraffierten Bereiche die Zeitdauern an, während deren die. Kontakte bzw. Verbindungsschalter A, B, C und D eingeschaltet sind. Das Diagramm stellt den Dauerzustand für den Pail dar, daß sich das Objekt 0 mit einer konstanten Geschwindigkeit ν bewegt, und die Signale von den Abtasteinrichtungen 1 und 2 zueinander zeitlich um T_m== verschoben sind. Aus dem Diagramm ist zu erkennen, daß, wenn der größte Teil der Ausschaltzeit des Kontakts A vorüber ist, der Kontakt B und der Verbindungsschalter C gleichzeitig eingeschaltet werden, wobei der letztere während der Hälfte der Einschaltzeit des Kontakts B einge-

P schaltet ist. Der Verbindungsschalter D ist während der verbleibenden Hälfte der Einschaltzeit des Kontaktes B eingeschaltet. Die Spannungen der Kondensatoren Cl bzw. C2 erhalten Werte, welche den gleichgerichteten Mittelwert der Differenz zwischen den Eingangsspannungen der Eingänge des Differenzverstärkers Fj5 während der Zeiten, zu welchen die Verbindungsschalter C und D eingeschaltet sind, darstellen. Wenn die Zeitverzögerung T_e^ vom Ende der Einschaltzeit des Kontakts A bis zur Mitte der Einschaltzeit des Verbindungsschalters C der Zeitverzögerung T_m entspricht, welche durch die Geschwindigkeit ν und den Abstand 1 hervorgerufen wird, wird die Spannung des Kondensators Cl wegen der Übereinstimmung zwischen den Signalen der Eingänge des Differenzverstärkers Fj5 minimal sein. Auf die gleiche Weise wird die Spannung des Kondensators C2 minimal sein, wennfaie Zeitverzögerung T_e2 zwischen dem Ende der Einschaltzeit des Kontakts A bis zur Mitte der Einschaltzeit des Verbindungsschalters D gleich der Zeitverzögerung T_m des Meßobjekts ist.

Wenn T_e^ bzw. T_e2 von T in der einen oder anderen Richtung abweichen, wird die Spannung des entsprechenden Kondensators entsprechend den Kennlinien in Pig. 4a und 4b

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größer sein. In diesen Diagrammen 1st längs der X-Achse eine Maßeinteilung umgekehrt proportional der Steuerfrequenz f aufgetragen. Der Integrierkreis I erfaßt die Differenz zwischen der Kondensatorspannung, welche einen Verlauf entsprechend Fig. 4c hat, wenn die Steuerfrequenz f geändert wird. Wenn so die Steuerfrequenz f relativ zu der gemessenen Geschwindigkeit zu klein ist, erhält der Integrierkreis eine positive Eingangsspannung und seine Ausgangsspannung nimmt zu, so daß die Steuerfrequenz f dann vergrößert wird und auf den Wert gesteuert wird, welcher der gemessenen Geschwindigkeit entspricht, wo die Kurve entsprechend Pig. 4c die Nullinie schneidet. Hier hört der Integrierkreis auf, die Ausgangsspannung zu ändern. Durch die dargestellte und beschriebene Anordnung mit den verschiedenen Verbindungsschaltern bzw. Kontakten erhält man eine Zeitverzögerung T_e, welche elektronisch erzeugt wird (siehe Pig. 2) und welche im Dauerzustand der durch die Geschwindigkeit ν und den Abstand 1 hervorgerufenen Zeitverzögerung T_m entspricht.

Sollte die Geschwindigkeit des Objekts 0 zunehmen, so nimmt die Eingangsspannung des Integrierkreises entsprechend Fig. 4 zu, und seine Ausgangsspannung und hierdurch auch die Frequenz wird ansteigen, bis sie dem Wert entsprechend der neuen Geschwindigkeit entspricht. Aus dem Diagramm nach Fig. 3 geht hervor, daß die Intervalle zwischen den Zeiträumen der Einschaltmomente kürzer werden, wodurch sich eine kürzere elektronische Zeitverzögerung T_e entsprechend der höheren Geschwindigkeit ν ergibt, welche durch die Anzeigeeinrichtung 12 angezeigt wird. Wenn die Geschwindigkeit ν abnimmt, tritt eine entsprechende Vergrößerung der elektronischen Zeitverzögerung T_e auf.

Im obigen ist beschrieben worden, wie ein Signal von

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der Abtasteinrichtung 1 über einen Verstärker Pl direkt mit einem Eingang des Differenzverstärkers F3 verbunden ist. Eine Modifikation der beschriebenen Vorrichtung, welche in manchen Fällen besonders zweckmäßig ist, besteht darin, das Signal von der Abtasteinrichtung 1 abzutasten und auf irgend eine Weise zu speichern. Das Abtasten für diesen Kanal sollte dabei von der gleichen Steuereinheit oder dem gleichen Steuerkreis P wie die Kontakte bzw. Verbindungsschalter A, B, C und D derart gesteuert werden, daß die abgetastete Information von || der Abtasteinrichtung 1 bei jeder Verschiebung des Eingangs zu dem Integrierkreis I mit den Verbindungsschaltern C, D ersetzt wird. Die Bestimmung der sich ergebenden Ze it Verzögerungen T_ei, T_e2 und T entsprechend Fig. 2 sollte dann im Hinblick auf die Zeiten für die Abtastungen des Signals der Abtasteinrichtung 1 modifiziert werden.

Ebenso können die Signale in verschiedenen Teilen des Systems in digitaler und analoger Form durch Einführen von Umsetzern in die digitale und aus der digitalen Form für die Signalspannungen in dem System verarbeitet werden. Für

. die Funktion können Blocks (Einheiten) für digitale oder

™ analoge Signale vorgesehen werden.

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Claims (1)

1. - 7 Patentanspruch

   Vorrichtung zum Messen der Relativbewegung eines als Signalquelle wirkenden Objekts, welche zwei Abtasteinrichtungen zum Erzeugen zweier ähnlicher von dem Objekt ausgehender Signale von Rauschcharakter ohne mechanische Berührung mit dem Objekt aufweist, welche Signale entsprechend dem Abstand zwischen den Abtasteinrichtungen zeitlich zueinander verschoben sind, miteinander verglichen werden und ein Anzeigesignal entsprechend dem Zeitintervall zwischen den zwei Signalen in einer Anzeigeeinrichtung erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Abtasteinrichtung (1) mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers (Fj5) mit folgender Gleichrichterstufe (L) und die andere Abtasteinrichtung (2) über einen Probenverzögerungskreis (A-C_ab-B) mit dem anderen Eingang des Differenzverstärkers (P3) verbunden ist, daß die Gleichrichterstufe (L) über zwei parallele Zweige (C, Cl bzw. D, C2, R2) mit jeweils einem Verbindungsschalter ( C bzw. D) mit den zwei Eingängen eines Integrierkreises (I) verbunden ist, dessen Ausgang mit der Anzeigeeinrichtung (12) verbunden ist, wobei von den Verbindungsschaltern (C, D) jeweils einer und jeder während eines bestimmten Teils des Zeitintervalls, währenddessen der Probenverzögerungskreis (A-Cflg-B) mit dem entsprechenden Eingang des Differenzverstärkers (P5) verbunden ist, geschlossen ist, und daß der Integrierkreis (I) mit einem Steuerkreis (S) zum Steuern der Ein- und Ausschalteinrichtungen des Probenverzögerungskreises (A-C_AB-B) und der Verbindungsschalter (C, D) mit Hilfe von Impulsen derart verbunden ist, daß das Signal von der zweiten Abtasteinrichtung (2) eine elektronische Zeitverzögerung (Te) erhält, welche der zeitlichen Verschiebung (T_m) zwischen den zwei Signalen infolge des Abstands (1) zwischen den Abtasteinrichtungen (1, 2) entspricht.

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