DE2544826C2 - Correlator for non-contact measurement of speed with several sensors - Google Patents
Correlator for non-contact measurement of speed with several sensorsInfo
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- DE2544826C2 DE2544826C2 DE19752544826 DE2544826A DE2544826C2 DE 2544826 C2 DE2544826 C2 DE 2544826C2 DE 19752544826 DE19752544826 DE 19752544826 DE 2544826 A DE2544826 A DE 2544826A DE 2544826 C2 DE2544826 C2 DE 2544826C2
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P3/80—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
- G01P3/803—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means in devices of the type to be classified in G01P3/66
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Description
Λ/ JΛ / J
-·■'.:' i, k = 1,2 und 1.3 bzw. 2,1 und 3,1 gewonnen werden, welche in einem Diskriminator mit einem zweiten ein-- · ■ '.:' i, k = 1.2 and 1.3 or 2.1 and 3.1 can be obtained, which in a discriminator with a second one
j.;. stellbaren Schwellwert verglichen werden, wobei jeweils das Unterschreiten dieses Sctwellwertes vonj.;. adjustable threshold value are compared, with each falling below this Sctwellwert of
i:; bereits nur einem der Signale ΦΛ bzw. Φω zur Anzeige gebracht wird.i :; only one of the signals Φ Λ or Φ ω is displayed.
■;-■· 5. Anordnung nach Patentanspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleich der korrelierten■; - ■ · 5. Arrangement according to patent claims 2 and 4, characterized in that a comparison of the correlated
U Signale ΦΛ bzw. 0kl mit einem Schwellwert dadurch erzielt wird, daß ein Zähler, der eine ZVilerkapazität N U signals Φ Λ or 0 kl with a threshold value is achieved in that a counter that has a ZVilerkapacity N
M hat, Signalkcinzidenzen der den Größen ΦΆ bzw. Φα jeweils zugeordneten quanüsicffen SignaleM has signal incidences of the quantum signals assigned to the quantities Φ Ά or Φ α
** (sgn u,U - Tik) und sgn uk(i) bzw. sgn uKit - r«) und sgn u,(t)) innerhalb der Meßzeit M in NTaktschritten** (sgn u, U - T ik ) and sgn u k (i) or sgn u K it - r «) and sgn u, (t)) within the measuring time M in N clock steps
zählt, wobei die Meßzeit M gleich dem Quotienten aus der Zählerkapazität N und der Taktfrequenz/des Spannungsfrequenzwandlers (SFW) ist (Fig. 8).counts, the measuring time M being equal to the quotient of the counter capacitance N and the clock frequency / voltage frequency converter (SFW) (FIG. 8).
|l Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
% Eine derartige Anordnung dient der berührungslosen Messung der Relativgeschwindigkeit eines Objektes mit % Such an arrangement is used for the non-contact measurement of the relative speed of an object
|| Hilfe des Korrelationsverfahrens (vgl. DE-PS 2133 942) und besteht im wesentlichen aus drei parallel geschalte-|| Help of the correlation method (see DE-PS 2133 942) and essentially consists of three parallel-connected
ti ten Regelkreisen gemäß der Fig. 1.ti th control loops according to FIG. 1.
f3 Dabei sind mit Mx, M2 und M3 die Meßfühler bezeichnet, die die Oberfläche des Objektes O, das sich mit der f3 In this case, M x , M 2 and M 3 denote the sensors, which are the surface of the object O, which is with the
: Geschwindigkeit ν in Pfeilrichtung bewegt, abtasten und infolge der Rauhigkeit der Oberfläche statistisch: Speed ν moved in the direction of the arrow, feel it and, due to the roughness of the surface, it is statistical
■ schwankende, elektrische Signale U1 (/), U2 (t) und 2/3 (t) erzeugen. ■ generate fluctuating electrical signals U 1 (/), U 2 (t) and 2/3 (t) .
Ά In den Begrenzern Bi und B2 werden die Signale u, (t) und U1 (/) auf die Form sgn «■ (/) und «gn u2 (i) qiiantssiert. Ά In the limiters Bi and B 2 the signals u, (t) and U 1 (/) are quantized to the form sgn «■ (/) and« gn u 2 (i).
5? Letzteres wird dem einen Eingang (-) der log. Verknüpfungsschaltung L12 (Differenzbildung) zugeführt, während ersteres nach Verzögerung um die Modellaufzeit jn mittels des Schieberegisters SRn an den anderen Ein-5? The latter is the one input (-) of the log. Logic circuit 12 L (difference) supplied, while the former j after being delayed by the model delay n by means of the shift register SR n to the other inputs
■ gang (+) der Verknüpfungsschaltung Li2 gelangt, deren Ausgang die Differenz sgn M1 (t) - sgn u2 (t) ausgibt.■ gang (+) of the logic circuit Li 2 arrives, the output of which outputs the difference sgn M 1 (t) - sgn u 2 (t).
Gleichzeitig wird das Signal M2(O durch das Glied D1 differenziert und in dem Begrenzer B4 auf die FormAt the same time, the signal M 2 (O is differentiated by the element D 1 and in the limiter B 4 to the form
' sgn M2 (/) gebracht. Mit Hilfe der Verknüpfungsschaltung L12 .vird insgesamt nun das Produkt'so-called M 2 (/) brought. With the help of the logic circuit L 12 .vird now the product
■x-12 U. τη) = [sgn κ, (t - Ti2) - sgn M2 (i)] sgn «2 (/)■ x-12 U. τ η ) = [sgn κ, (t - Ti 2 ) - sgn M 2 (i)] sgn « 2 (/)
gebildet und der Additionsschaltung A zugeführt, wo es zu den in entsprechender Weise gewonnenen Signalenformed and fed to the addition circuit A , where it becomes the signals obtained in a corresponding manner
■ ; r-n U. tu) = [sgn M1 (t - r13) - sgn M3 (/)] sgn M3 (/) ■ ; rn U. tu) = [sgn M 1 (t - r 13 ) - sgn M 3 (/)] sgn M 3 (/)
undand
*23 U, T23) = [sgn M2 (/ - T13) - sgn M3 (i)] sgn U3 (t) so * 23 U, T 23 ) = [sgn M 2 (/ - T 13 ) - sgn M 3 (i)] sgn U 3 (t) so
addiert wird.is added.
Der dem Additionsglied A nachgeschaltete Integralregler / verstellt mit seiner Ausgangsspannung u, über den Spannungsfrequenzwandler SFW die Taktfrequenz/der Schieberegister ■£<? 12, SR l3 und SA23, deren Stufenzahlen nn, «π und n23 zu den Meßfühlernabständen /12, /13 und /23 im gleichen Verhältnis stehen:The integral regulator / connected downstream of the adder A adjusts the clock frequency / the shift register ■ £ <? With its output voltage u via the voltage frequency converter SFW. 12 , SR l3 and SA 23 , the number of stages n n , «π and n 23 are in the same ratio to the sensor distances / 12 , / 13 and / 23:
nn : /i)3 : n23 = L(2 : /13 : Z23 n n : / i) 3 : n 23 = L (2 : / 13 : Z 23
Insgesamt stellt die Anordnung drei parallel geschaltete Regelkreise dar.Overall, the arrangement represents three control loops connected in parallel.
Die Wirkung dieser Parallschaltung läßt sich am besten verdeutlichen durch Betrachtung der zugehöri3en Korrelationsfunktionen. F i g. 2a zeigt schematisch die drei Korrelationsfunktionen Φ12, Φ13 und Φ23 für die drei Signale sgn ut, sgn u2 und sgn M3. Für die den ersten Abteilungen dieser Korrelationsfunktionen zugeordneten Regelkreisfunktionen/jrt giltThe effect of this parallel connection can best be illustrated by considering the associated correlation functions. F i g. 2a shows schematically the three correlation functions Φ 12 , Φ 13 and Φ 23 for the three signals sgn u t , sgn u 2 and sgn M 3 . For the control loop functions / j rt assigned to the first divisions of these correlation functions applies
ι rι r
x,kdtx, k dt
/, * = 1,2/, * = 1.2
/, k = 1,3/, k = 1.3
Trägt man sie in normierter Form auf, d. h. über der Zeit r jeweils bezogen auf die entsprechende Laufzeit 7"|2, r,j bzw. Tn, mitIf they are plotted in normalized form, ie over the time r in each case based on the corresponding running time 7 ″ | 2 , r, j or T n , with
'Ik * > 'Ik * >
so ergeben sich die in Fig. 2b dargestellten Kurven. Als Gesamtkennlinie für den Reglereingang wirkt nun die Summe dieser normierten Ableitungen, so daß sich die in Fig. 2c gezeigte gemeinsame Kennliniethis results in the curves shown in FIG. 2b. The now acts as the overall characteristic for the controller input Sum of these normalized derivatives, so that the common characteristic shown in FIG. 2c
Ktn = /f)2 + /J1J + Rj) K tn = / f) 2 + / J 1 J + Rj)
für den Regelkreis mit der Abgleichbedingung Rt„ = 0 ergibt.for the control loop with the adjustment condition R t " = 0 results.
Die in dem Korrelator durchgeführte Laufzeitverzögerung der Signale bringt es mit sich, daß nur eine Relativgeschwindigkeit mit der in Fig. 1 gezeigten Richtung gemessen werden kann. Ein plötzlicher Stillstand oder eine Richtungsumkehr erzeugen eine Störung im Regelkreis. Zur Messung der Relativgeschwindigkeit in der umgekehrten Richtung muß auch der Korrelator umgedreht werden.The transit time delay of the signals carried out in the correlator means that only a relative speed with the direction shown in FIG. 1 can be measured. A sudden stop or a reversal of direction creates a disturbance in the control loop. To measure the relative speed in the in the opposite direction, the correlator must also be reversed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, für einen Korrelator der eingangs genannten Art Maßnahmen anzugeben, mit denen eine Geschwindigkeitsmessung nach beiden Richtungen, eine eindeutige Bestimmung der Bewegungsrichtung und eine allgemeine Störungsüberwachung möglich wird und mit denen die Zeit zum richtigen Einschwingen des Regelkreises nach einem beliebigen Störfall weiter verringert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des im Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2-5.The object of the present invention is therefore to provide measures for a correlator of the type mentioned above with which a speed measurement in both directions, an unambiguous determination of the direction of movement and general disturbance monitoring are possible and with which the time can be further reduced for correct settling of the control loop after any incident. According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous developments of the invention result from the features of claims 2-5.
Im folgenden werden Ausfuhrungsbeispiele nach der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 8 näher erläutert, wobei die Fig. 1 und 2a-2c den im Hauptpatent beschriebenen Korrelator darstellt.In the following exemplary embodiments according to the invention with reference to the F i g. 1 to 8 explained in more detail, wherein Figures 1 and 2a-2c illustrate the correlator described in the parent patent.
F i g. 5 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erfassung beider Geschwindigkeitsrichtungen für nur einen Regelkreis mit zwei Meßfühlersignalen u, (/) und M2(O-F i g. 5 shows a block diagram of the device according to the invention for detecting both directions of speed for only one control loop with two sensor signals u, (/) and M 2 (O- Mit Hilfe der Begrenzer B1 und B4, dem Differentiationsglied Z)1 sowie den logischen Verknüpfungsschaltungen L11 und IJ2 sc-A-ic dem Schieberegister SXi2 wird, wie in dem entsprechenden Regelkreis der Fig. 1, das SignalWith the help of the limiters B 1 and B 4 , the differentiation element Z) 1 and the logic circuits L 11 and IJ 2 sc-A-ic the shift register SXi 2 , as in the corresponding control loop of FIG. 1, the signal
χ υ = [sgn u, (r -Tn)- sgn «2(/)J sgn i/2(/) χ υ = [sgn u, (r -T n ) - sgn « 2 (/) J sgn i / 2 (/)
für die »Vorwärts-Richtung« gewonnen und über den Schalter S1 dem Integralregler / zugeführt. In analoger Weise wird mit Hilfe eines weiteren Begrenzers B\, einem weiteren Differentiationsglied Z)1, weiteren logischen Verknüpfungsschaltungen I21 und I2, sowie einem weiteren Schieberegister SR2\, dessen Stufenzahl /I21 gleich der Stufenzahl nn des Schieberegisters SRn ist, das Signalobtained for the "forward direction" and fed to the integral controller / via switch S 1. In an analogous manner, with the help of a further limiter B \, a further differentiation element Z) 1 , further logic circuits I 21 and I 2 , as well as a further shift register SR 2 \, whose number of stages / I 21 is equal to the number of stages n n of the shift register SR n is that signal
für die »Rückwärts-Richtung« gebildet und über den Schalter S2 ebenfalls dem Integralregler/ zugeführt. Da der dem Integralregler nachgeschaltete Spannungsfrequenzwandler SFW beide Schieberegister SRn und SA2, mit der gleichen Taktfrequenz/ versorgt, gilt wegen n21 = nn auch r2i = Tn. Je nach der tatsächlichen Bewegung. richtung kann mittels des Schalters S bzw. S2 die »falsche« Kreuzkorrelierte X11 bzw. jt2i abgeschaltet werden. Für einen Korrelator mit 3 Meßfühlern werden in analoger Weise die Signalefor the "backward direction" and also fed to the integral controller / via switch S 2. Since the voltage frequency converter SFW connected downstream of the integral regulator supplies both shift registers SR n and SA 2 with the same clock frequency /, because n 21 = n n , r 2 i = T n also applies. Depending on the actual movement. direction, the "wrong" cross-correlated X 11 or jt 2 i can be switched off using the switch S or S 2. For a correlator with 3 sensors, the signals
*»('. Tik) = [sgn UiU - Tlk) - uk(t)] sgn uk(t) für die »Vorwärtsw-Richtung und* »('. T ik ) = [sgn UiU - T lk ) - u k (t)] sgn u k (t) for the» forward direction and
für die »Rückwärtse-Richtung gebildet. Das Blockschaltbild der Fig. 3 zeigt, wie mit Hilfe der Additionsschaltungen A bzw. A' die Signaleformed for the »reverse direction. The block diagram of FIG. 3 shows how the signals are generated with the aid of the addition circuits A and A '
4« = Xn + x\i + χ23 (vorwärts) bzw.4 « = Xn + x \ i + χ 23 (forward) or
4« = χ2\ + *3i + Xn (rückwärts) gewonnen werden und über die Schalter S1 bzw. S2 an den Eingang des Integralreglers / gelangen.4 « = χ 2 \ + * 3i + Xn (backwards) and get to the input of the integral controller / via the switch S 1 or S 2.
Eine eindeutige Bestimmung der Bewegungsrichtung als solche kann z. B. durch Messen der Korrelationsfunktionen </>i2 und Φ2\ erfolgen; eine der beiden Korrelationsfunktionen hat den Maximalwert bei r = T und ist damit die »richtige«, die andere hat gleichzeitig einen Wert bei Null und ist damit die »falsche«. Eine derartige Anordnung zur Richtungserkennung ist in der Fig. 4 dargestellt. Aus den quantisierten SignalenA clear determination of the direction of movement as such can, for. B. be done by measuring the correlation functions </> i2 and Φ 2 \; one of the two correlation functions has the maximum value at r = T and is therefore the "correct" one, the other at the same time has a value at zero and is therefore the "wrong" one. Such an arrangement for direction recognition is shown in FIG. From the quantized signals
sgn U1(I-Tn) und sgn uk(i),
i.k=l2 und 2,1,
werden mit elektronischen Mitteln EM11 und EM2i die Signale Φη und Φ21 gemäßsgn U 1 (I-Tn) and sgn u k (i), ik = l2 and 2,1,
the signals Φ η and Φ 21 according to electronic means EM 11 and EM 2i
Φ* = lim — J sgn u,(i - tIIc) sgn u*(0d/
οΦ * = lim - J sgn u, (i - t IIc ) sgn u * (0d /
ο
gewonnen. M stellt die Meßzeit dar. In einem Diskriminator DKx können dann die Größen Φη und Φ2Χ mit einem einstellbaren Schwellwert verglichen werden.won. M represents the measurement time. In a discriminator DK x , the variables Φ η and Φ 2Χ can then be compared with an adjustable threshold value.
Mi? Hufe eines derartigen RichtungsdiskriminsJcrs kann das Abschalten bzw. Zuschalten der »falschen« bzw. »richtigen« Kreuzkorrelierten x£\ oder xfe\ bei einer Anordnung nach dei Fig. 3 über die Schalter St bzw. S2 automatisiert werden. Die »falsche« Kreuzkorrelierte verändert zwar die mittlere Kennlinie Rf„ im Abgleichpunkt kaum, jedoch wird die Meßwertstreuung vergrößert.Wed? With such a directional discriminator, the switching off or switching on of the “wrong” or “correct” cross-correlated x £ \ or xf e \ in an arrangement according to FIG. 3 can be automated using the switches S t or S 2. The "wrong" cross-correlated hardly changes the mean characteristic curve R f " at the adjustment point, but the measurement value spread is increased.
Ein besonderer Vorteil dieser Art der Richtungserkennung gegenüber einer Probesuchbewegung oder anderer denkbarer Verfahren liegt darin, daß keine Zeit zum richtigen Einschwingen verloren wird, so daß also die Zeit einer fehlerhaften Geschwindigkeitsanzeige und damit der Fehler einer daraus ermittelten Länge (als Integral der Geschwindigkeit) minimal wird.A particular advantage of this type of directional recognition compared to a test visit movement or other A conceivable method is that no time is lost for correct settling, so that the time an incorrect speed display and thus the error of a length determined from it (as an integral the speed) becomes minimal.
Wie die Kennlinie von F i g. 2c zeigt, kann der Abgleichpunkt r = T von links her sicher erreicht werden, wenn als Anfangsbedingung ein kleiner, positiver r-Wert vorgegeben wird. Bei plötzlichen Richtungsänderungen (oder auch zu großen Beschleunigungen) kann es jedoch vorkommen, daß sich ein Wert τ > 2 T einstellt, wo Rta wieder einen positiven Wert annimmt, was zu einer Instabilität des Regelkreises führt. Dies läßt sich verhindern durch Rücksetzen auf den Anfangswert und neues Einschwingen von links her. Während dieser Zeit werden aber falsche Meßwerte angezeigt, so daß z. B. die Messung der Länge (als Integral der Geschwindigkeit) fehlerhaft wird. Die Zeit der Fehlanzeige, also die Einschwingzeit zum Punkt T=T, läßt sich beträchtlich verkürzen, wenn man eine zumindest grobe Schätzung der Geschwindigkeit ν besitzt und aufgrund dieses Schätzwertes den Regelkreis gezielt zum Abgleichpunkt einschwingen läßt. Einen solchen Schätzwert kann man bei manchen Anwendungen z. B. von einem, an einem Rad oder einer Walze angebrachten Tachogenerator erhalten. Wünsehenswerter wäre jedoch ein Verfahren, das ohne solche äußeren Hilfssignale auskommt.Like the characteristic of Fig. 2c shows, the adjustment point r = T can be safely reached from the left if a small, positive r-value is specified as the initial condition. In the case of sudden changes in direction (or accelerations that are too great), however, it can happen that a value τ> 2 T occurs, where R ta again assumes a positive value, which leads to instability of the control loop. This can be prevented by resetting to the initial value and starting again from the left. During this time, however, incorrect measured values are displayed, so that z. B. the measurement of the length (as an integral of the speed) is incorrect. The time of the false indication, i.e. the settling time to point T = T, can be shortened considerably if one has at least a rough estimate of the speed ν and, on the basis of this estimated value, allows the control loop to settle in a targeted manner at the adjustment point. Such an estimate can be used in some applications, e.g. B. obtained from a tachometer generator attached to a wheel or roller. However, a method that manages without such external auxiliary signals would be more desirable.
Dies läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß aus einem der Meßfuhlersignale u, (0, U2 (0 oder u3 (0 eine Bandmittenfrequenz f„ herausgefiltert wird, da diese der Geschwindigkeit der abgetasteten Oberfläche proportional ist und einen geeigneten Schätzwert liefert. Wie die Fi g. 6 zeigt, wird beispielsweise aus dem Meßfühlersignal«, (0 mittels einer elektronischen Einrichtung EAf eine der Geschwindigkeit ν entsprechender Frequenz-Schätzwert (Bandmittenfrequenz)^ gewonnen und über einen Frequenzspannungswandler FS W in eine Signalspannung u/m umgewandelt. Mit ihr wird in der Differenzschaltung D die Spannungsdifferenz Ud = Ufn, - u, zu der Ausgangsspannung u, des Integralreglers I gebildet und diesem wieder als Eingangsgröße additiv zu den anderen Signalen xlk bzw. xkl über einen Schalter S3 zugeführt. Im Störungsfall wird der Schalter S3 geschlossen, so daß mittels des Schätzwertes fm der Einschwingvorgang erzwungen wird. Im Abgleich ud - 0 wird der Schalter S3 wieder geöffnet.According to the invention, this can be achieved by filtering out a band center frequency f " from one of the sensor signals u, (0, U 2 (0 or u 3 (0), since this is proportional to the speed of the surface being scanned and provides a suitable estimate Fig. 6 shows, for example, an estimated frequency value (band center frequency) ^ corresponding to the speed ν is obtained from the sensor signal, (0 by means of an electronic device EAf and converted into a signal voltage u / m via a frequency voltage converter FS W The voltage difference Ud = Uf n , - u, to the output voltage u, of the integral controller I is formed in the differential circuit D and fed to this again as an input variable in addition to the other signals x lk or x kl via a switch S 3 Switch S 3 closed, so that the transient process is forced by means of the estimated value f m . In the adjustment u d - 0, the switch S 3 becomes again r open.
Eine Überwachung der gesamten Anordnung auf beliebige Störungen hin wird erfindungsgemäß durch Überpüfen der Korrelationsfunktion Φ12 bzw. Φ21 für den Grobkreis sowie Φη bzw. Φ31 für den Feinkreis erreicht.A monitoring of the entire arrangement for any disturbances is achieved according to the invention by checking the correlation function Φ 12 or Φ 21 for the coarse circle and Φ η or Φ31 for the fine circle.
Wie die Fig. 2a zeigt, besitzt jede der Korrelationsfunktionen Φ12, Φ-β und Φ\3 im jeweiligen Abgleichpunkt ihr Maximum. soAs FIG. 2a shows, each of the correlation functions Φ 12 , Φ-β and Φ \ 3 has its maximum at the respective adjustment point. so
Beim Einschwingen auf ein Nebenmaximum wird zumindest bei einer dieser Kurven das Maximum nicht erreicht. Die Messung von Φ12, Φ,3 und Φ23 und der Vergleich mit einem gewissen Schwellwert erlaubt es also, die gesamte Meßeinrichtung auf ihre richtige Funktion zu überprüfen und Störungen jeder Art anzuzeigen. Dabei genügt es, Φη und Φα zu überwachen. In dergleichen Weise wie in der F ig. 4 für die Signale Φ12 und Φ2] dargestellt, werden mit Hilfe elektronischer Mittel aus den quantisierten Signalen sgn u, ■ (t - r«) und sgn at(0 die KorrelationskoefTizienten ΦΛ mitWhen settling to a secondary maximum, at least one of these curves does not reach the maximum. The measurement of Φ 12 , Φ, 3 and Φ23 and the comparison with a certain threshold value makes it possible to check the entire measuring device for its correct function and to indicate malfunctions of all kinds. It is sufficient to monitor Φ η and Φ α. In the same way as in fig. 4 for the signals Φ 12 and Φ 2] , the correlation coefficients Φ Λ with are obtained with the aid of electronic means from the quantized signals sgn u, ■ (t - r «) and sgn a t (0
sgn u,(t - Tlk) sgn l. ,sgn u, (t - T lk ) sgn l. ,
MJMJ
1, k = 1,3 (Vorwärts)1, k = 1.3 (forward)
gewonnen.won.
M stellt die Meßzeit dar. M represents the measurement time.
Ein nachgeschalteter Diskriminator vergleicht diese KorrelationskoefSzienten mit einem Schwellwert, wobei jeweils das Unterschreiten dieses Schwellwertes von bereits nur einem der Diskriminatoreingangssignale ΦΛ A downstream discriminator compares these correlation coefficients with a threshold value, with only one of the discriminator input signals Φ Λ falling below this threshold value
zur Anzeige gebracht wird. Für die entgegengesetzte Bewegungsrichtung sind in analoger Weise Größen 0k, mitis brought to the display. For the opposite direction of movement, quantities 0 k , with are analogous
k. i = 2,1 k, i = 3,1 k. i = 2.1 k, i = 3.1
zu überwacj'.sn.to überacj'.sn.
Eine derartige Anordnung zur allgemeinen Störungsüberwachung erlaubt es dann, das Schließen bzw. Öffnen des Schalters S3 in der Fig. 6 in bekannter Weise mit elektronischen Mitteln zu automatisieren. Im folgenden wird an Hand der F i g. 7 und 8 erläutert, in welcher Weise ein Schwellwert-Vergleich der Korrelationskoeffizienten <Plk in einfacher Weise mittels eines adaptiven (der Geschwindigkeit angepaßten) Filters nach der Erfindung realisiert werden kann:Such an arrangement for general fault monitoring then makes it possible to automate the closing and opening of the switch S 3 in FIG. 6 in a known manner with electronic means. In the following, on the basis of FIG. 7 and 8 explain how a threshold value comparison of the correlation coefficients <P lk can be implemented in a simple manner by means of an adaptive filter (adapted to the speed) according to the invention:
j| = sgn «|(i - τ) j | = sgn «| (i - τ)
1212th
J2 = sgnJ 2 = so-called
in ihrem (möglichen) zeitlichen Verlauf. Sie können jeweils nur die Werte 1 oder -1 annehmen.in their (possible) course over time. They can only take the values 1 or -1 at a time.
In einer logischen Verknüpfungsschaltung V werden die quantisierten Signale J1 und s2 miteinander verglichen. (»1« entspricht »L«-Signal, »-1« entspricht »O«-Signal.) Bei Signalübereinstimmung erhält der erste Eingang et eines nachgeschalteten UND-Gliedes ein »L«-Signal, sonst ein »O«-Signal, während an den zweiten Ein gang e2 L-wertige Impulse gelangen, deren Frequenz gleich der Schieberegistertaktfrequenz / ist.In a logic combination circuit V , the quantized signals J 1 and s 2 are compared with one another. ("1" corresponds to an "L" signal, "-1" corresponds to an "O" signal.) If the signals match, the first input e t of a downstream AND element receives an "L" signal, otherwise an "O" signal , while at the second input e 2 L-valued pulses arrive, the frequency of which is equal to the shift register clock frequency /.
Die Signalkoinzidenzen werden in einem ersten Zähler Z1, welche maximal bis zu einer Zahl N zählt, registriert. Gleichzeitig gelangen die Taktimpulse in einen zweiten Zähler Z2, welcher ebenfalls maximal bis Λ' zählt. Nach N Zählimpulsen setzt dieser Zähler Z2 den Zähler Zx zurück, wobei das Zählergebnis des Zählers Z1 gleichzeitig mit dem Rücksetzimpuls digital abgefragt wird (nicht dargestellt).The signal coincidences are registered in a first counter Z 1 , which counts up to a number N at most. At the same time, the clock pulses reach a second counter Z 2 , which also counts up to a maximum of Λ '. After N counting pulses, this counter Z 2 resets the counter Z x , the counting result of the counter Z 1 being digitally interrogated at the same time as the reset pulse (not shown).
Durch die Zählerkapazität N des Zählers Z2 wird die Meßzeit M für eine Signalkoinzidenz-Zählung in Abhängigkeit von der Taktfrequenz/gemäßDue to the counter capacity N of the counter Z 2 , the measuring time M for a signal coincidence count is dependent on the clock frequency / according to
.. N .. N
M=JM = J
festgelegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei höheren Objektgeschwindigkeiten ν aufgrund der Beziehung v— l/r—/set. In this way it is achieved that at higher object speeds ν due to the relationship v— l / r— /
automatisch eine entsprechend kürzere Meßzeit M auftritt. Das am Ende eines jeden Meßzyklus ermittelte Zählergebnis Z des Zählers Z, ist proportional zur Wahrscheinlichkeit identischer Vorzeichen der Signale j, und J2 und ist somit auch ein Maß für die Korrelationskoeffizienten —a correspondingly shorter measuring time M occurs automatically. The counting result Z of the counter Z determined at the end of each measuring cycle is proportional to the probability of identical signs of the signals j and J 2 and is therefore also a measure for the correlation coefficients -
νν
Φ]2 = — j) · J2 df οΦ ] 2 = - j) · J 2 df ο
Dabei gilt:The following applies:
Die Signale j, und J2 haben bei jedem Taktimpuls innerhalb der Meßzeit M unterschiedliche Vorzeichen, d. h. J1 · J2 = -1.The signals j 1 and J 2 have different signs for each clock pulse within the measuring time M , ie J 1 · J 2 = -1.
Z = γ für«P12=0Z = γ for «P 12 = 0
Taktimpulse ist j, · j2 = +1 innerhalb der Meßzeit M 6Q Z = N (Maximum) für ΦΙ2 = +1Clock pulse is j, · j 2 = +1 within the measuring time M 6Q Z = N (maximum) for Φ Ι2 = +1
Die Signale J1 und J2 haben bei jedem Taktimpuls innerhalb der Meßzeit M gleiches Vorzeichen, d. h. Ji · J2 = +1.The signals J 1 and J 2 have the same sign for each clock pulse within the measuring time M , ie Ji · J 2 = +1.
Durch eine digitale Abfrage von Z kann somit am Ende eines jeden Meßzyklus eine Entscheidung gefallt werden, ob der Korrelationskoeffizient Φη größer oder kleiacr als ein wählbarer Z-Schwellwert ist Daher wird erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise die Meßzeit M stets der momentanen Objektgeschwindigkeit ν angepaßt.By a digital query Z each measurement cycle can thus at the end, a decision will be precipitated if the correlation coefficient Φ η is greater than or kleiacr as a selectable Z-threshold Therefore, according to the invention is always adjusted in an advantageous manner, the measuring time M of the current object velocity ν.
Claims (4)
gemäß XnO, T 12 ), X 13 O, T 13 ) and X 23 O, T 23 )
according to
55 x £ i: = X 2 , + x 3 i + x 32
55
U 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that from the quantized signals sgn η, (t - τ η ), sgn U 2 O - T 2x ), sgn U 1 (t) and sgn u 2 (t) by electronic means (EM 12 , EM 2i ) within a measuring time M correlated signals Φ η and Φ 2 \ according to
U
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752544826 DE2544826C2 (en) | 1975-10-03 | 1975-10-03 | Correlator for non-contact measurement of speed with several sensors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752544826 DE2544826C2 (en) | 1975-10-03 | 1975-10-03 | Correlator for non-contact measurement of speed with several sensors |
Publications (2)
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DE2544826A1 DE2544826A1 (en) | 1977-04-14 |
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE2544826C2 (en) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2133942C3 (en) * | 1971-07-02 | 1973-11-29 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Arrangement for the non-contact measurement of the speed of an object |
-
1975
- 1975-10-03 DE DE19752544826 patent/DE2544826C2/en not_active Expired
Also Published As
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