RU2567443C1 - Бесконтактное радиоволновое устройство для измерения частоты вращения - Google Patents
Бесконтактное радиоволновое устройство для измерения частоты вращения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2567443C1 RU2567443C1 RU2014124166/28A RU2014124166A RU2567443C1 RU 2567443 C1 RU2567443 C1 RU 2567443C1 RU 2014124166/28 A RU2014124166/28 A RU 2014124166/28A RU 2014124166 A RU2014124166 A RU 2014124166A RU 2567443 C1 RU2567443 C1 RU 2567443C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circulator
- generator
- antenna
- electromagnetic waves
- rotation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения частоты вращения. Бесконтактное радиоволновое устройство измерения частоты вращения, содержащее генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, направленный ответвитель, циркулятор, приемо-передающую антенну для излучения электромагнитных волн в сторону вращающегося объекта по нормали к его оси вращения, соединенную с циркулятором через основной волновод направленного ответвителя с генератором, смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно генератор через вспомогательный волновод направленного ответвителя и антенна через циркулятор. Кроме того, устройство содержит второй генератор электромагнитных волн с той же фиксированной частотой, второй направленный ответвитель, второй циркулятор, вторую приемо-передающую антенну для излучения электромагнитных волн в сторону вращающегося объекта по нормали к оси вращения на том же расстоянии от оси вращения и в той же плоскости, но под углом α к направлению излучения первой антенной, соединенную с циркулятором через основной волновод направленного ответвителя со вторым генератором, второй смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно второй генератор через вспомогательный волновод второго направленного ответвителя и вторая антенна через второй циркулятор, вычислительный блок, входы которого соединены с выходами первого и второго смесителей. Технический результат заключается в повышении точности измерения. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного бесконтактного определения скоростей вращения таких объектов, как роторы турбин, валов, вентиляторов и вращающихся узлов и механизмов.
Известны радиоволновые устройства измерения, которые используют для бесконтактного определения частот вращения (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С.Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 208 с.).
Большинство известных устройств измерения связано с зондированием вращающегося объекта электромагнитными волнами, приемом отраженных волн и измерением их характеристик. Фазы отраженных волн при этом будут постоянно меняться вследствие того, что при вращении объекта одни его элементы приближаются, а другие удаляются по отношению к приемной и передающей антеннам. Эта фазовая модуляция позволяет получить информацию о частоте вращения.
Известно также техническое решение - радиоволновое устройство измерения частоты вращения, которое по технической сущности наиболее близкое к предлагаемому устройству и принятое в качестве прототипа (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С.Радиоволновые измерения параметров технологических процессов.- М.: Энергоатомиздат, 1989. 208 с.). Данное устройство-прототип содержит генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, подсоединенный через основной волновод направленного ответвителя и циркулятор к приемо-передающей антенне для излучения электромагнитных волн в сторону вращающегося объекта по нормали к оси вращения, смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены-, соответственно-, генератор через вспомогательный волновод направленного ответвителя и антенна через циркулятор, выход смесителя подсоединен к полосовому перестраиваемому фильтру для выбора соответствующей гармоники в сигнале, по частоте которой судят о частоте вращения объекта.
Однако существенным недостатком этого устройства является тот факт, что отдельные выступающие элементы и неоднородности объекта вращения приводят к наличию в спектре сигнала многих частотных составляющих, которые вследствие эффекта Доплера еще и постоянно меняют свою частоту. Одновременно с этим на сигнал накладывается амплитудная модуляция, вызванная наличием на объекте гладких и шероховатых частей, пятен масла и краски. Вследствие этого сигнал имеет сложный характер, что затрудняет измерение частот гармоник сигнала и в результате снижает точность измерения частоты вращения.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения.
Технический результат в предлагаемом устройстве измерения частоты вращения достигается тем, что в устройстве, содержащем генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, направленный ответвитель, циркулятор, приемо-передающую антенну для излучения электромагнитных волн в сторону вращающегося объекта по нормали к его оси вращения, соединенную с циркулятором через основной волновод направленного ответвителя с генератором, смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно генератор через вспомогательный волновод направленного ответвителя и антенна через циркулятор, при этом дополнительно содержит второй генератор электромагнитных волн с той же фиксированной частотой, второй направленный ответвитель, второй циркулятор, вторую приемо-передающую антенну для излучения электромагнитных волн в сторону вращающегося объекта по нормали к оси вращения на том же расстоянии от оси вращения и в той же плоскости, но под углом а к направлению излучения первой антенной, соединенную с циркулятором через основной волновод направленного ответвителя со вторым генератором, второй смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно второй генератор через вспомогательный волновод второго направленного ответвителя и вторая антенна через второй циркулятор, вычислительный блок, входы которого соединены с выходами первого и второго смесителей. Частота вращения объекта определяется в вычислительном блоке из определения временной задержки между сигналами с выходов смесителей, которая определяется из временного положения максимума корреляционной функции между этими сигналами и углом α.
На Фиг. 1 приведена структурная схема устройства.
На Фиг. 2 показаны временные диаграммы сигналов φ1(t) (Фиг. 2а), φ2(t) (Фиг. 2б) и корреляционной функции (Фиг. 2в), поясняющие процесс измерения частоты вращения объекта.
На Фиг. 1 показаны генераторы одинаковой фиксированной частоты 1, 6, направленные ответвители 2, 7, циркуляторы 3, 8, антенны с одинаковыми характеристиками 4, 9, смесители 5, 10, вычислительное устройство 11 и вращающийся объект 12.
Устройство работает следующим образом.
Электромагнитные колебания фиксированной частоты от генератора 1 поступают через направленный ответвитель 2 и циркулятор 3 на антенну 5. Излучаемые ею электромагнитные волны направляются в сторону вращающегося объекта 12 по нормали к оси вращения, отражаются от него, принимаются антенной 5 и через циркулятор 3 поступают на первый вход смесителя 5. Одновременно эти же электромагнитные колебания через дополнительный вывод направленного ответвителя 2 поступают от генератора 1 на второй вход смесителя 5. В это же время электромагнитные колебания фиксированной частоты от генератора 6 поступают через направленный ответвитель 7 и циркулятор 8 на антенну 9. Эта антенна расположена таким образом, что излучаемые ею электромагнитные волны также направляются в сторону вращающегося объекта 12 по нормали к оси вращения, но при этом она расположена на одинаковом удалении от оси вращения на том же расстоянии и в той же плоскости, что и антенна 5, и направлена под углом α к ней. Эти электромагнитные волны отражаются от вращающегося объекта 12, принимаются антенной 8 и через циркулятор 9 поступают на первый вход смесителя 10. Одновременно эти же электромагнитные колебания через дополнительный вывод направленного ответвителя 7 поступают от генератора 6 на второй вход смесителя 10. Сигналы φ1(t) и φ2(t) (см. Фиг. 2а, 2б), поступающие с выходов смесителей 5 и 10, подаются на входы вычислительного устройства 11, в котором вычисляется корреляционная функция между этими сигналами С12 (см. Фиг. 2в), определяется ее максимальное значение и по положению этого максимума на временной оси определяется время задержки τ в секундах. Зная это значение, а также угол α в радианах между направлениями излучения двух антенн, скорость перемещения поверхности объекта вращения V можно вычислить по формуле
V=α/τ (рад/сек)
Период одного оборота в секунду Т=2π/V=2πτ/α, частоту вращения объекта W в оборотах в минуту можно вычислить по формуле
В примере, показанном на Фиг. 2, время задержки τ=16 мс, тогда при α=π/5 согласно формуле (1) W=375 (об/мин).
Таким образом, данное устройство позволяет решить проблему измерения частоты вращения объекта по спектру фазы отраженного сигнала при его сложном характере в случае наличия во вращающемся объекте различных неоднородностей за счет измерения временной задержки между отражениями волн от текущих положений отражающей поверхности вращающегося объекта в разных его положениях.
Claims (1)
- Бесконтактное радиоволновое устройство измерения частоты вращения, содержащее генератор электромагнитных волн фиксированной частоты, направленный ответвитель, циркулятор, приемо-передающую антенну для излучения электромагнитных волн в сторону вращающегося объекта по нормали к его оси вращения, соединенную с циркулятором через основной волновод направленного ответвителя с генератором, смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно генератор через вспомогательный волновод направленного ответвителя и антенна через циркулятор, отличающееся тем, что содержит второй генератор электромагнитных волн с той же фиксированной частотой, второй направленный ответвитель, второй циркулятор, вторую приемо-передающую антенну для излучения электромагнитных волн в сторону вращающегося объекта по нормали к оси вращения на том же расстоянии от оси вращения и в той же плоскости под углом α к направлению излучения первой антенны, соединенную с циркулятором через основной волновод направленного ответвителя со вторым генератором, второй смеситель излучаемых и принимаемых электромагнитных волн, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно второй генератор через вспомогательный волновод второго направленного ответвителя и вторая антенна через второй циркулятор, вычислительный блок, входы которого соединены с выходами первого и второго смесителей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124166/28A RU2567443C1 (ru) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Бесконтактное радиоволновое устройство для измерения частоты вращения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124166/28A RU2567443C1 (ru) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Бесконтактное радиоволновое устройство для измерения частоты вращения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2567443C1 true RU2567443C1 (ru) | 2015-11-10 |
Family
ID=54537026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014124166/28A RU2567443C1 (ru) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Бесконтактное радиоволновое устройство для измерения частоты вращения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2567443C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU993015A1 (ru) * | 1981-06-04 | 1983-01-30 | Ленинградское Проектно-Экспериментальное Отделение "Вниипроектэлектромонтаж" | Устройство дл измерени частоты вращени |
SU1530994A1 (ru) * | 1986-10-17 | 1989-12-23 | Предприятие П/Я А-3327 | Радиоволновый тахометр |
SU1601587A1 (ru) * | 1988-01-25 | 1990-10-23 | Предприятие П/Я А-3327 | Радиоволновый тахометр |
SU1670611A1 (ru) * | 1989-05-22 | 1991-08-15 | Предприятие П/Я А-3327 | Радиоволновый тахометр |
US5083084A (en) * | 1986-12-13 | 1992-01-21 | Robert Bosch Gmbh | Device for contactless measuring of rotational angle or rotational speed |
DE4320634A1 (de) * | 1993-06-22 | 1995-01-05 | Pce Process Control Electronic | Berührungsloser Drehzahlmesser durch Detektion eines Restmagnetfeldes nach dem Induktionsprinzip mit Drehrichtungserkennung |
EP1723434B1 (de) * | 2004-03-08 | 2014-05-14 | Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG | Verfahren und vorrichtung zur berührungslosen drehzahlmessung |
-
2014
- 2014-06-16 RU RU2014124166/28A patent/RU2567443C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU993015A1 (ru) * | 1981-06-04 | 1983-01-30 | Ленинградское Проектно-Экспериментальное Отделение "Вниипроектэлектромонтаж" | Устройство дл измерени частоты вращени |
SU1530994A1 (ru) * | 1986-10-17 | 1989-12-23 | Предприятие П/Я А-3327 | Радиоволновый тахометр |
US5083084A (en) * | 1986-12-13 | 1992-01-21 | Robert Bosch Gmbh | Device for contactless measuring of rotational angle or rotational speed |
SU1601587A1 (ru) * | 1988-01-25 | 1990-10-23 | Предприятие П/Я А-3327 | Радиоволновый тахометр |
SU1670611A1 (ru) * | 1989-05-22 | 1991-08-15 | Предприятие П/Я А-3327 | Радиоволновый тахометр |
DE4320634A1 (de) * | 1993-06-22 | 1995-01-05 | Pce Process Control Electronic | Berührungsloser Drehzahlmesser durch Detektion eines Restmagnetfeldes nach dem Induktionsprinzip mit Drehrichtungserkennung |
EP1723434B1 (de) * | 2004-03-08 | 2014-05-14 | Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG | Verfahren und vorrichtung zur berührungslosen drehzahlmessung |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vinci et al. | Promise of a better position | |
KR100779811B1 (ko) | 거리 측정 장치, 거리 측정 방법 및 거리 측정 프로그램이 기록된 기록 매체 | |
JP2019052952A (ja) | レーダ装置 | |
US6052080A (en) | Rangefinder | |
JP2004184393A (ja) | パルスレーダ装置 | |
JP5602395B2 (ja) | 近距離レーダ装置及び測距方法 | |
RU2567443C1 (ru) | Бесконтактное радиоволновое устройство для измерения частоты вращения | |
RU2560757C1 (ru) | Бесконтактный радиоволновый способ измерения частоты вращения | |
US10613210B2 (en) | Radar apparatus | |
RU2504740C1 (ru) | Способ измерения уровня жидкости в емкости | |
RU2551260C1 (ru) | Бесконтактный радиоволновый способ определения уровня жидкости в емкости | |
GB1155676A (en) | Doppler Radar | |
JP3914164B2 (ja) | パルスレーダ装置及びその距離検出方法 | |
Kaminski et al. | K-band FMCW radar module with interferometic capability for industrial applications | |
Jahagirdar | A high dynamic range miniature DDS-based FMCW radar | |
JP7396630B2 (ja) | 測距装置および測距方法 | |
JP2018179634A (ja) | ドローン検出システム及びドローン検出方法 | |
US2931030A (en) | Radar system | |
Ermak et al. | Moving object signal peculiarities of an autodyne radar with symmetric saw-tooth FM law | |
KR101249823B1 (ko) | 지표면 및 해수면 반사 특성 측정 레이더 장치 및 이를 이용한 측정 방법 | |
KR20180125297A (ko) | 주파수 변조 연속파를 이용한 안테나 방사패턴 측정 시스템 및 그 동작 방법 | |
RU2492504C1 (ru) | Способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели | |
RU2659821C1 (ru) | Измеритель путевой скорости и угла сноса летательного аппарата | |
RU2662803C1 (ru) | Способ измерения путевой скорости и угла сноса летательного аппарата | |
RU2449311C1 (ru) | Способ дистанционного измерения скорости и направления ветра |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190617 |