Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ
УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Предлагаемое устройство относится к телевизионным системам, предназначенным для измерения параметров движения, и может быть использовано для бесконтрольного измерения вибраций различных объектов и сред и для компенсации вибрационного смаза изображения Целью изобретения является повышение точности измерений, упрощение устройства, повышение надежности и ускорение настройки устройства. С этой целью в устройство введены два сумматора, генератор тактовых импульсов, два генератора пилообразного напряжения, делитель частоты, второй, третий и четвертый источники опорного напряжения, два компаратора, счетчик импульсов, три дешифратора, две логические схемы НЕ, три логические схемы И, четвертая линия задержки, логическая схема ИЛИ, дешифраторы, выпрямитель, мультивибратор, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый ключи, избирательный фильтр, четвертый вольтметр, три светодиода, причем первый вход второго сумматора соединен с выходом блока формирования сигнала и смещения по координате Y, а второй вход первого сумматора подключен к выходу первого генератора пилообразного напряжения, выход первого сумматора соединен с третьим управляющим входом передающей ТВ-камеры, первый вход второго сумматора подключен к выходу блока формирования смещения по координате Z, второй вход сумматора подключен к выходу второго генератора пилообразного напряжения, выход второго сумматора соединен с четвертым управляющим входом передающей ТВ-камеры, выход генератора тактовых импульсов соединен с выходом второго дешифратора, выход генератора тактовых импульсов подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения, вход генератора пилообразного напряжения подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен также с вторым входом первого ключа, выход второго источника опорного напряжения подключен к входу четвертой линии задержки, выход которой соединен с входом первой логической схемы НЕ, выход которой соединен с первым входом счетчика импульсов, а также выход первой логической схемы НЕ подключен к второму входу интегратора с запоминанием, счетчик импульсов своими первым, вторым и третьим выходами подключен соответственно к первому, второму и третьему входам первого, второго и третьего дешифраторов, выход первого дешифратора соединен с первым входом первой схемы И, выход которой подключен к первому входу логической схемы ИЛИ, выход второго дешифратора подключен к первому входу второй логической схемы И, выход которой соединен с вторым входом логической схемы ИЛИ, выход которой подключен к последовательно соединенным дифференциатору, выпрямителю и мультивибратору, выход мультивибратора соединен с вторым входом счетчика импульсов, выход третьего дешифратора подключен к первым входам восьмого, девятого и десятого ключей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам блоков формирования смещения по координатам X и Y и выходу первого усилителя, выходы восьмого, девятого и десятого ключей являются десятым, одиннадцатым и двенадцатым выходами всего устройства, выход третьего источника опорного напряжения подключен к первому входу первого компаратора, второй вход которого подключен к выходу частотомера канала определения параметров движения по координате Y, выход первого компаратора подключен к первому входу третьей логической схемы И, выход четвертого источника опорного напряжения подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом частотомера канала определения параметров движения по координате Z, выход второго компаратора соединен с вторым входом третьей логической схемы И, выход которой подключен к входу второй логической схемы НЕ, выход третьей схемы И подключен также к первому входу одиннадцатого ключа, второй вход которого подключен к выходу первого дешифратора, выход одиннадцатого ключа соединен с вторым входом первой логической схемы И, выход второй логической схемы НЕ соединен с первым входом двенадцатого ключа, второй вход которого соединен с выходом третьего дешифратора, выход двенадцатого ключа соединен с входом первого светодиода, выход третьего дешифратора соединен также с входом второго светодиода, вход третьего светодиода подключен к выходу второго дешифратора, второй вход второй логической схемы И подключен к выходу нуль-индикатора, вход избирательного фильтра подключен к выходу блока формирования сигнала смещения по координате Y, а выход избирательного фильтра соединен с входом четвертого вольтметра, выход которого подключен к выходу третьей линии задержки, выход четвертого вольтметра подключен также к второму входу четвертого вычитателя, сигнальный выход и синхровыходы передающей телевизионной камеры являются выходами всего устройства. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2096927
Класс(ы) патента: H04N17/00
Номер заявки: 94038100/09
Дата подачи заявки: 05.10.1994
Дата публикации: 20.11.1997
Заявитель(и): Самарский государственный технический университет
Автор(ы): Корганова О.Г.; Назаров Н.И.; Сбродов В.В.; Назаров М.Н.
Патентообладатель(и): Самарский государственный технический университет
Описание изобретения: Предлагаемое устройство относится к телевизионным системам, предназначенным для измерения параметров движения, и может быть использовано для бесконтактного измерения вибраций различных объектов и сред и для компенсации вибрационного смаза изображения.
Бесконтактное измерение вибраций объектов и сред осуществляют с помощью различных телевизионных систем, определяющих параметры движения изображения (см. например, а. с. СССР N 149267, 336836, 373630, 378896, патенты США N 3254156, 388240, патент Франции N 1504530), которые содержат оптоэлектронный преобразователь и электрическую схему.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, описанное в а.с. СССР N 1098509.
Устройство содержит передающую телевизионную камеру, сигнальный выход которой подключен к входу блока селекции видеосигнала от объекта, первый выход которого подключен к первым входам блока формирования сигнала смещения по координате X, блока формирования сигнала смещения по координате Y и блока формирования сигнала смещения по координате Z, а второй выход к второму входу блока формирования сигнала смещения по координате Z, при этом второй вход блока формирования сигнала смещения по координате X соединен с первым синхровыходом передающей телевизионной камеры, а выход с первым управляющим входом передающей телевизионной камеры и первым входом блока определения параметров движения объекта, второй вход блока формирования сигнала смещения по координате Y соединен с вторым синхровыходом передающей телевизионной камеры, а выход -с вторым управляющим входом передающей телевизионной камеры и вторым входом блока определения параметров движения объекта, а выход блока формирования сигнала смещения по координате Z подключен к третьему управляющему входу передающей телевизионной камеры, а также блок извлечения квадратного корня и усилитель постоянного тока, включенные последовательно между выходом блока формирования сигнал смещения по координате Z и четвертым управляющим входом передающей телевизионной камеры, линию задержки, блок вычитания, ключ и интегратор, включенные последовательно между выходом блока определения параметров движения объекта и управляющим входом усилителя постоянного тока, блок управления и синхрогенератор, включенные последовательно между первым выходом синхрогенератора и входом сброса интегратора, а также нуль-индикатор, включенный между выходом блока вычитания и вторым входом синхрогенератора, второй выход которого подключен к пятому управляющему входу передающей телевизионной камеры, первый вход к управляющему входу ключа, а выход блока извлечения квадратного корня соединен с третьим входом блока определения параметров движения объекта, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, причем блок определения параметров движения объекта содержит канал определения параметров движения объекта по координате X, канал определения параметров движения объекта по координате Y и канал определения параметров движения объекта по координате Z, каждый из которых состоит из амплитудного вольтметра, частотомера, блока совпадения, двух ключей и фазометра, при этом в канале определения параметров движения объекта по координате X входы амплитудного вольтметра и частотомера объединены и являются первым входом блока определения параметров движения объекта, выход частотомера подключен к первому входу блока совпадения, выход которого соединен с первыми входами первого и второго ключей, выходы которых соединены с входами фазометра, а второй вход первого ключа объединен с входом амплитудного вольтметра, в канале определения параметров движения объекта по координате Y входы амплитудного вольтметра и частотомера объединены и являются вторым входом блока определения параметров движения объекта, выход амплитудного вольтметра является выходом блока определения параметров движения объекта, выход частотомера подключен к первому входу совпадения своего канала и второму входу блока совпадения канала определения параметров движения объекта по координате X, выход блока совпадения соединен с первыми входами первого и второго ключей, выходы которых подключены к входам фазометра, а второй вход первого ключа объединен с входом амплитудного вольтметра и с вторым входом второго ключа канала определения параметров движения объекта по координате X, а в канале определения параметров движения объекта по координате Z входы амплитудного вольтметра и частотомера объединены и являются третьим входом блока определения параметров движения объекта, выход частотомера соединен с первым входом блока совпадения своего канала и вторым входом блока совпадения канала определения параметров движения объекта по координате Y, выход блока совпадения подключен к первым входам первого и второго ключей, выходы которых соединены с входами фазометра, второй вход первого ключа объединен с входом амплитудного вольтметра и с вторым входом второго ключа определения параметров движения объекта по координате Y, второй вход второго ключа объединен с входом амплитудного вольтметра канала определения параметров движения объекта по координате X, а второй вход блока совпадения подключен к выходу частотомера канала определения параметров движения объекта по координате X.
В этом устройстве во время предварительной автоматической настройки проводится калиброванная вибрация телевизионной камеры, установленной на двухстепенном вибростенде. При этом снижается точность дальнейших измерений из-за необратимых механических воздействий на элементы измерительной передающей телевизионной трубки диссектора с фокусирующей, центрирующей, отклоняющей системами и фотоэлектронным умножителем. Кроме того, наличие механического вибростенда усложняет устройство в целом, снижает его надежность и увеличивает время настройки из-за низкой граничной высокой частоты вибрации вибростенда.
Целью изобретения является повышение точности измерений, упрощение устройства, повышение надежности и ускорение настройки устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее передающую телевизионную камеру, сигнальный выход которой подключен к входу блока селекции видеосигнала от объекта, первый выход которого подключен к первым входам блока формирования смещения по координате X, блока формирования сигнала смещения по координате Y и блока формирования сигнала смещения по координате Z, а второй выход к второму входу блока формирования сигнала смещения по координате Z, при этом второй вход блока формирования сигнала смещения по координате X соединен с первым синхровыходом передающей телевизионной камеры, а выход с первым управляющим входом передающей телевизионной камеры, второй вход блока формирования сигнала смещения по координате Y соединен с вторым синхровыходом передающей телевизионной камеры, а выход блока формирования сигнала смещения по координате Z подключен к последовательно включенным инвертору, блоку извлечения квадратного корня и первому усилителю постоянного тока, выход которого подключен к второму управляющему входу передающей телевизионной камеры, линию задержки, выход которой подключен к первому входу четвертого вычитателя, выход которого соединен с первым входом первого ключа, выход первого ключа подключен к первому входу интегратора с запоминанием, выход которого соединен с управляющим входом усилителя постоянного тока, выход четвертого вычитателя соединен с входом нуль-индикатора, выход блока формирования смещения по координате X подключен к каналу определения параметров движения объекта по координате X, первый, второй и третий выходы которого являются первым, вторым и третьим выходами устройства в целом, выход блока формирования смещения по координате Y подключен к каналу определения параметров движения объекта по координате Y, первый, второй и третий выходы которого являются четвертым, пятым и шестым выходами всего устройства, выход блока извлечения квадратного корня подключен к каналу определения параметров движения объекта по координате Z, первый, второй и третий выходы которого являются седьмым, восьмым и девятым выходами устройства в целом, причем блок селекции видеосигнала от объекта включает две линии задержки, первый источник опорного напряжения, три вычитателя и первый блок сравнения, соединенные так, что входы первой и второй линий задержки подключены к сигнальному выходу передающей телевизионной камеры, выходы первой и второй линий задержки соединены с первыми входами первого и второго вычитателей соответственно, вторые входы первого и второго вычитателей подключены к сигнальному выходу передающей телевизионной камеры, выходы первого и второго вычитателей являются соответственно первым и вторым входами первого блока сравнения, выход которого является первым выходом блока селекции видеосигнала от объекта, выход первого источника опорного напряжения подключен к первому входу третьего вычитателя, второй вход которого соединен с сигнальным выходом передающей телевизионной камеры, выход третьего вычитателя является вторым выходом блока селекции видеосигнала от объекта, причем блоки формирования смещения по координатам X, Y, Z идентичны и каждый из них включает последовательно соединенные синхронный детектор, фильтр низких частот и усилитель постоянного тока, первые входы первого, второго и третьего синхронных детекторов подключены к первому выходу блока селекции видеосигнала от объекта, второй вход первого синхронного детектора соединен с первым синхровыходом передающей телевизионной камеры, второй вход второго синхронного детектора соединен с вторым синхровыходом передающей телевизионной камеры, второй вход третьего синхронного детектора подключен к второму выходу блока селекции видеосигнала от объекта, причем каналы определения параметров движения по координатам X, Y, Z идентичны и объединены в блок определения параметров, каждый из каналов состоит из амплитудного вольтметра, частотомера, блока совпадения, двух ключей и фазометра, при этом в канале определения параметров движения по координате X входы первого амплитудного вольтметра и первого частотомера объединены и являются первым входом блока определения параметров движения объекта, выход первого частотомера подключен к первому входу первого блока совпадения, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего ключей, выходы которых соединены с входами первого фазометра, а второй вход второго ключа объединен с входом первого амплитудного вольтметра, в канале определения параметров движения объекта по координате Y входы второго амплитудного вольтметра и второго частотомера объединены и являются вторым входом блока определения параметров движения объекта, выход второго амплитудного вольтметра является выходом блока определения параметров движения объекта, выход второго частотомера подключен к первому входу второго блока совпадения своего канала и второму входу первого блока совпадения канала определения параметров движения по координате X, выход второго блока совпадения соединен с первыми входами четвертого и пятого ключей, выходы которых подключены к входам второго фазометра, а второй вход четвертого ключа объединен с входом второго амплитудного вольтметра и с вторым входом третьего ключа канала определения параметров движения объекта по координате X, а в канале определения параметров движения объекта по координате Z входы амплитудного вольтметра и третьего частотомера объединены и являются третьим входом блока определения параметров движения объекта, выход третьего частотомера соединен с первым входом третьего блока совпадения своего канала и вторым входом второго блока совпадения канала определения параметров движения объекта по координате Y, выход третьего блока совпадения подключен к первым входам шестого и седьмого ключей, выходы которых соединены с входами третьего фазометра, второй вход шестого ключа объединен с входом третьего амплитудного вольтметра и с вторым входом пятого ключа канала определения параметров движения объекта по координате Y, второй вход седьмого ключа объединен с входом первого амплитудного вольтметра канала определения параметров движения объекта по координате X, а второй вход третьего блока совпадения подключен к выходу первого частотомера канала определения параметров движения объекта по координате X, каждый канал определения параметров движения объекта имеет первый, второй и третий выходы, которыми будут соответственно выходы соответствующих каналам вольтметра, частотомера и фазометра, введены два сумматора, генератор тактовых импульсов, два генератора пилообразного напряжения, делитель частоты, второй, третий и четвертый источники опорного напряжения, два компаратора, счетчик импульсов, три дешифратора, две логические схемы НЕ, три логические схемы И, четвертая линия задержки, логическая схема ИЛИ, дифференциатор, выпрямитель, мультивибратор, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый ключи, избирательный фильтр, четвертый вольтметр, три светодиода, причем сигнальный выход телевизионной камеры является выходом всего устройства, первый вход первого сумматора соединен с выходом блока формирования сигнала смещения по координате Y, а второй вход первого сумматора подключен к выходу первого генератора пилообразного напряжения, выход первого сумматора соединен с третьим управляющим входом передающей ТВ-камеры, первый вход второго сумматора подключен к выходу блока формирования сигнала смещения по координате Z, второй вход сумматора подключен к выходу второго генератора пилообразного напряжения, выход второго сумматора соединен с четвертым управляющим входом передающей ТВ-камеры, вход генератора тактовых импульсов соединен с выходом второго дешифратора, выход генератора тактовых импульсов подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения, вход генератора пилообразного напряжения подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен также с вторым входом первого ключа, выход второго источника опорного напряжения подключен к входу четвертой линии задержки, выход которой соединен с входом первой логической схемы НЕ, выход которой соединен с первым входом счетчика импульсов, а также выход первой логической схемы НЕ подключен к второму входу интегратора с запоминанием, счетчик импульсов своими первым, вторым и третьим выходами подключен соответственно к первому, второму и третьему входам первого, второго и третьего дешифраторов, выход первого дешифратора соединен с первым входом первой схемы И, выход которой подключен к первому входу логической схемы ИЛИ, выход второго дешифратора подключен к первому входу второй логической схемы И, выход которой соединен с вторым входом логической схеме ИЛИ, выход которой подключен к последовательно соединенным дифференциатору, выпрямителю и мультивибратору, выход мультивибратора соединен с вторым входом счетчика импульсов, выход третьего дешифратора подключен к первым входам восьмого, девятого и десятого ключей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам блоков формирования смещения по координатам X, Y и выходу первого усилителя, выходы восьмого, девятого и десятого ключей являются десятым, одиннадцатым и двенадцатым выходами всего устройства, выход третьего источника опорного напряжения подключен к первому входу первого компаратора, второй вход которого подключен к выходу частотомера канала определения параметров движения по координате Y, выход первого компаратора подключен к первому входу третьей логической схемы И, выход четвертого источника опорного напряжения подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом частотомера канала определения параметров движения по координате Z, выход второго компаратора соединен с вторым входом третьей логической схемы И, выход которой подключен к входу второй логической схемы НЕ, выход третьей схемы И подключен также к первому входу одиннадцатого ключа, второй вход которого подключен к выходу первого дешифратора, выход одиннадцатого ключа соединен с вторым входом первой логической схемы И, выход второй логической схемы НЕ соединен с первым входом двенадцатого ключа, второй вход которого соединен с выходом третьего дешифратора, выход двенадцатого ключа соединен с входом первого светодиода, выход третьего дешифратора соединен также с входом второго светодиода, вход третьего светодиода подключен к выходу второго дешифратора, второй вход второй логической схемы И подключен к выходу нуль-индикатора, вход избирательного фильтра подключен к выходу блока формирования сигнала смещения по координате Y, а выход избирательного фильтра соединен с входом четвертого вольтметра, выход которого подключен к выходу третьей линии задержки, выход четвертого вольтметра подключен также к второму входу четвертого вычитателя, первый и второй синхровыходы передающей телевизионной камеры являются синхровыходами всего устройства.
В предлагаемое устройство введены новые блоки, такие как два сумматора, генератор тактовых импульсов, два генератора пилообразного напряжения, делители частоты, второй, третий и четвертый источники опорного напряжения, два компаратора, счетчик импульсов, три дешифратора, две логические схемы НЕ, три логические схемы И, четвертая линия задержки, логическая схема ИЛИ, дифференциатор, выпрямитель, мультивибратор, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый ключи, избирательный фильтр, четвертый вольтметр, три светодиода, которые являются стандартными и известны из литературы (см. например, А.Г.Алексеенко, Е.А.Коломбет, Г.И.Стародуб. Применение прецизионных аналоговых ИИС. М. Радио и связь, 1981, с. 77-82, 92-101, 105-110, 148-152, 167-177, 190-194; Ю.С.Забродин. Промышленная электроника. М. Высшая школа, 1982, с. 159, 160, 174, 175, 184-199, 254-256; В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев. Электроника. М. Высшая школа, 1982, с. 335; Справочник по интегральным микросхемам. Тарабрин Б. В. Якубовский С.В. Барканов И.А. и др. Под ред. Б.В. Тарабрина. М.Энергия, 1981, с. 568-770; К.С.Полулях. Электронные измерительные приборы. Харьков: Изд-во Харьковского ордена Труд. Кр. Знамени гос. ун-та им. А.М.Горького, 1963, с. 312, 257-270, 272-278).
За счет введения этих новых блоков и установления новых связей между ними и блоками устройства-прототипа предлагаемое устройство приобретает свойство автоматического перестраивания структуры и электронной настройки, благодаря чему достигается повышение точки измерений, упрощение устройства, повышение надежности и ускорение настройки устройства. Обеспечение проявления свойства автоматического перестраивания структуры в объекте по заявленной формуле изобретения не следует из известной заявителю информации по нормативно установленному перечню источников. Ввиду этого заявленное предложение обладает существенными отличиями.
На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства измерения параметров движения объектов.
Устройство содержит передающую телевизионную камеру 1 на основе диссектора с фокусирующей и двухканальными отклоняющей и центрирующей системами с блоками строчной и кадровой разверток, с ней связана прямоугольная система координат OXYZ, ось X совпадает с направлением кадровой развертки, ось Y с направлением строчной развертки, а ось Z -с оптической осью объектива, блок 2 селекции видеосигнала от объекта, состоящий из линии 3 задержки на кадр, линии 4 задержки на строку, блоков 5, 6, 7 вычитания, блока 8 опорного напряжения, блока 9 совпадения, блока 10 формирования сигнала смещения по координате X, состоящего из синхронного детектора 11, фильтра нижних частот 12 и усилителя постоянного тока 13, блок 14 формирования сигнала смещения по координате Y, состоящий из синхронного детектора 15, фильтра нижних частот 16 и усилителя постоянного тока 17, блок 18 формирования сигнала смещения по координате Z, состоящей из синхронного детектора 19, фильтра нижних частот 20 и усилителя постоянного тока 21, инвертора 22, блок 23 извлечения квадратного корня, усилитель постоянного тока 24, линию 25 задержки, блок 26 вычитания, ключ 27, интегратор 28, нуль-индикатор 29, два генератора пилообразных напряжений 30, 31, генератор тактовых импульсов 32, делитель частоты 33, два сумматора 34, 35, счетчик импульсов 36, три дешифратора 37, 38, 39, две логические схемы НЕ 40, 41, три логические схемы И 42, 43, 44, четвертую линию задержки 45, логическую схему ИЛИ 46, дифференциатор 47, выпрямитель 48, второй, третий и четвертый источники опорного напряжения 49, 50, 51, мультивибратор 52, два компаратора 53, 54, блок 55 определения параметров движения объекта, включающий канал определения параметров движения объекта по координате X, состоящий из амплитудного вольтметра 56, частотомера 57, блока 58 совпадения, первого ключа 59, второго ключа 60 и фазометра 61; канал определения параметров движения объекта по координате Y, состоящий из амплитудного вольтметра 62, частотомера 63, блока 64 совпадения, первого ключа 65, второго ключа 66 и фазометра 67, а также канал определения параметров движения объекта по координате Z, состоящий из амплитудного вольтметра 68, частотомера 69, блока 70 совпадения, первого ключа 71, второго ключа 72 и фазометра 73, избирательный фильтр 74, три светодиода 75, 76, 77, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый ключи 78, 79, 80, 81, 82, четвертый вольтметр 83.
Передающая телевизионная (ТВ) камера 1 выполнена на основе диссектора с фокусирующей и двухканальными центрирующей и отклоняющей системами. С ней связана прямоугольная система координат OXYZ, у которой ось X совпадает с направлением кадровой развертки, ось Y совпадает с направлением строчной развертки, а ось Z совпадает с оптической осью объектива. Сигнальный выход ТВ-камеры выход диссектора, который также является выходом всего устройства, подключен к входу блока 2 селекции видеосигнала от объекта, первый выход которого подключен к первым входам блока 10 формирования сигнала смещения по координате X, блока 14 формирования сигнала смещения по координате Y и блока 18 формирования сигнала смещения по координате Z, а второй выход к второму входу блока 18 формирования сигнала смещения по координате Z, при этом второй вход блока 10 формирования сигнала смещения по координате X соединен с первым синхровыходом передающей ТВ-камеры, второй вход блока 14 формирования сигнала смещения по координате Y соединен с вторым синхровыходом передающей ТВ-камеры, а выход блока 18 формирования сигнала смещения по координате Z подключен к последовательно включенным инвертору 22, блоку извлечения квадратного корня 23 и усилителю постоянного тока 24, выход которого подключен к второму управляющему входу передающей ТВ-камеры.
Выход линии задержки 25 подключен к первому входу вычитателя 26, выход которого соединен с первым входом ключа 27, выход ключа 27 подключен к первому входу интегратора с запоминанием 28, выход которого соединен с входом усилителя 24, выход вычитателя 26 соединен с входом нуль-индикатора 29, выход блока 10 формирования смещения по координате X подключен к каналу определения параметров движения объекта по координате X, первый, второй и третий выходы которого являются первым, вторым и третьим выходами устройства в целом, выход блока 14 формирования смещения по координате Y подключен к каналу определения параметров движения объекта по координате Y, первый, второй и третий выходы которого являются четвертым, пятым и шестым выходами всего устройства, выход усилителя 24 подключен к каналу определения параметров движения объекта по координате Z, первый, второй и третий выходы которого являются седьмым, восьмым и девятым выходами устройства в целом, причем блок селекции видеосигнала от объекта 2 включает две линии задержки 3 и 4, источник опорного напряжения 8, три вычитателя 5, 6, 7 и блок сравнения 9, соединенные так, что входы линий задержки 3 и 4 подключены к сигнальному выходу передающей ТВ-камеры, а выходы соединены с первыми входами вычитателей 5 и 6 соответственно, вторые входы вычитателей 5 и 6 подключены к сигнальному выходу передающей ТВ-камеры, выходы вычитателей 5 и 6 являются соответственно первым и вторым входами блока сравнения 9, выход которого является первым выходом блока 2 селекции видеосигнала от объекта, выход источника опорного напряжения 8 подключен к первому входу вычитателя 7, второй вход которого соединен с сигнальным выходом передающей ТВ-камеры, выход вычитателя 7 является вторым выходом блока 2 селекции видеосигнала от объекта, причем блоки формирования смещения по координатам X, Y, Z 10, 14, 18 идентичны и каждый из них включает последовательно соединенные синхронный детектор, фильтр низких частот и усилитель постоянного тока, первые входы синхронных детекторов 11, 15, 19 подключен к первому выходу блока 2 селекции видеосигнала от объекта, второй вход синхронного детектора 11 соединен с первым синхровыходом передающей ТВ-камеры, являющимся первым синхровыходом устройства в целом, второй вход синхронного детектора 15 соединен с вторым синхровыходом ТВ-камеры, являющимся вторым синхровыходом устройства в целом, второй вход синхронного детектора 19 подключен к второму выходу блока 2 селекции видеосигнала от объекта, причем каналы определения параметров движения по координатам X, Y, Z идентичны и объединены в блок 55 определения параметров, каждый из каналов состоит из амплитудного вольтметра, частотомера, блока совпадения, двух ключей и фазометра, при этом в канале определения параметров движения объекта по координате X входы амплитудного вольтметра 56 и частотомера 57 объединены и являются первым входом блока 55 определения параметров движения объекта, выход частотомера 57 подключен к первому входу блока совпадения 58, выход которого соединен с первыми входами ключей 59 и 60, выходы которых соединены с входами фазометра 61, а второй вход ключа 59 объединен с входом амплитудного вольтметра 56, в канале определения параметров движения объекта по координате Y входы амплитудного вольтметра 62 и частотомера 63 объединены и являются вторым входом блока 55 определения параметров движения объекта, выход вольтметра 62 является выходом блока 55 определения параметров движения объекта, выход частотомера 63 подключен к первому входу блока совпадения своего канала 64 и второму входу блока совпадения 58 канала определения параметров движения по координате X, выход блока совпадения 64 соединен с первыми входами ключей 65 и 66, выходы которых подключены к входам фазометра 67, а второй вход ключа 65 объединен с входом амплитудного вольтметра 62 и с вторым входом ключа 65 канала определения параметров движения объекта по координате X, а в канале определения параметров движения объекта по координате Z входы амплитудного вольтметра 68 и частотомера 69 объединены и являются третьим входом блока 55 определения параметров движения объекта, выход частотомера 69 соединен с первым входом блока совпадения 70 своего канала и вторым входом блока совпадения 64 канала определения параметров движения объекта по координате Y, выход блока совпадения 70 подключен к первым входам ключей 71 и 72, выходы которых соединены с входами фазометра 73, второй вход ключа 71 объединен с входом амплитудного вольтметра 68 и с вторым входом ключа 66 канала определения параметров движения объекта по координате Y, второй вход ключа 72 объединен с входом амплитудного вольтметра 68 канала определения параметров движения объекта по координате X, а второй вход блока совпадения 70 подключен к выходу частотомера 57 канала определения параметров движения объекта по координате X, каждый канал определения параметров движения имеет первый, второй и третий выходы, которыми будут соответственно выходы соответствующих каналам вольтметра, частотомера и фазометра, причем первый вход сумматора 34 соединен с выходом блока 14 формирования сигнала смещения по координате Y, а второй вход первого сумматора подключен к выходу генератора пилообразного напряжения 30, выход первого сумматора соединен с третьим управляющим входом передающей телевизионной камеры, первый вход сумматора 35 подключен к выходу блока 18 формирования сигнала смещения по координате Z, второй вход сумматора 35 подключен к выходу генератора пилообразного напряжения 31, выход сумматора 35 соединен с четвертым управляющим входом передающей ТВ-камеры, вход генератора тактовых импульсов 32 соединен с выходом дешифратора 38, выход генератора тактовых импульсов 32 подключен к входу делителя частоты 33, выход которого соединен с входом генератора 31 пилообразного напряжения, вход генератора 30 пилообразного напряжения подключен к выходу генератора 32 тактовых импульсов, выход генератора тактовых импульсов 32 соединен также с вторым входом ключа 27, выход источника опорного напряжения 49 подключен к входу линии задержки 45, выход которой соединен с входом логической схемы НЕ 40, выход которой соединен с первым входом счетчика импульсов 36, а также выход логической схемы НЕ 40 подключен к второму входу интегратора 28 с запоминанием, счетчик импульсов 36 своими первым, вторым и третьим выходами подключен соответственно к первому, второму и третьему входам дешифраторов 37, 38, 39, выход дешифратора 37 соединен с первым входом схемы И 42, выход которой подключен к первому входу логической схемы ИЛИ 46, выход дешифратора 39 подключен к первому входу логической схемы И 43, выход которой соединен с вторым входом логической схемы ИЛИ, выход которой подключен к последовательно соединенным дифференциатору 47, выпрямителю 48 и мультивибратору 52, выход мультивибратора 52 соединен с вторым входом счетчика импульсов 36, выход дешифратора 39 подключен к первым входам ключей 78, 79 и 80, вторые входы которых подключены соответственно к выходам блоков 10 и 14 формирования смещения по координатам X и Y и выходу усилителя 24, выходы ключей 78, 79 и 80 являются десятым, одиннадцатым и двенадцатым выходами всего устройства в целом, выход источника опорного напряжения 50 подключен к первому входу компаратора 53, второй вход которого подключен к выходу частотомера 63, выход компаратора 53 подключен к первому входу логической схемы И 44, выход источника опорного напряжения 51 подключен к первому входу компаратора 54, второй вход которого соединен с выходом частотомера 69, выход компаратора 54 соединен с вторым входом логической схемы И 44, выход которой подключен к входу логической схемы НЕ 41, выход схемы И 44 подключен также к первому входу ключа 81, второй вход которого подключен к выходу дешифратора 57, выход ключа 81 соединен с вторым входом логической схемы И 42, выход логической схемы НЕ 41 соединен с первым входом ключа 82, второй вход которого соединен с выходом дешифратора 39, выход ключа 82 соединен с входом светодиода 76, выход дешифратора 39 соединен также с входом светодиода 75, вход светодиода 77 подключен к выходу дешифратора 38, второй вход логической схеме И 43 подключен к выходу нуль-индикатора 29, вход избирательного фильтра 74 подключен к выходу блока 14 формирования сигнала смещения по координате Y, выход избирательного фильтра 74 соединен с входом вольтметра 83, выход которого подключен к входу линии задержки 25, выход вольтметра 83 подключен также к второму входу вычитателя 26.
Устройство работает следующим образом.
В момент включения всего устройства напряжение на входе схемы НЕ 40 нулевое, т. к. единичное напряжение с выхода источника опорного напряжения (ИОН) 49 задерживается линией задержки 45. На выходе схемы НЕ 40 присутствует поэтому логическая единица, которая устанавливает в исходное нулевое состояние интегратор с запоминанием 28 и устанавливает в исходное нулевое состояние счетчик 36. По прошествии времени, равного времени задержки блока задержки 45, на его выходе появится единичное напряжение с ИОН 49, в результате чего на выходе схемы НЕ 40 присутствует логический нуль все остальное время работы устройства. Тем самым устройство приводится в исходное состояние. Выходные сигналы разрядов счетчика 36 поступают на входы дешифратора нуля 37. На выходе дешифратора нуля 37 возникает логическая единица, которая включает нормально разомкнутый ключ 81. Одновременно начинается процесс измерения вибрации объекта.
Для осуществления процесса измерения на вибрирующий объект устанавливают точечный источник излучения. Объектив ТВ-камеры проецирует изображение этого источника на фотокатод диссектора. Вследствие запыленности воздуха и высокочастотной фильтрации объектива в изображении получается колокольное распределение освещенности.
Изображение на фотокатоде диссектора перемещается в линейной зависимости от перемещения объекта в строчном и кадровом направлениях при условии неизменности его удаления от устройства. При наличии вибрации объекта вдоль оптической оси максимальное значение освещенности изображения, приходящееся на вершину колокола, изменяется обратно пропорционально квадрату удаления объекта от устройства, а амплитуды вибрации изображения в строчном и кадровом направлениях вследствие изменения масштаба изображения будут также меняться, хотя амплитуды вибрации самого объекта в этих направлениях могут при этом быть неизменными.
Процесс измерения протекает следующим образом.
В телевизионной камере с целью повышения разрешающей способности преобразования изображение считывается по методу строчно-кадровой развертки с частичным перекрытием строк друг другом. Видеосигнал поступает непосредственно и через строчную линию задержки 4 на входы строчного блока вычитания 6. При считывании строки значение строчного сигнала возрастает и выходное напряжение блока 6 положительное, а потом, после прохождения максимума, уменьшается, и выходное напряжение блока 6 отрицательное. Момент появления максимума значения строчного сигнала индицируется сменой знака выходного напряжения блока 6. Аналогично работает кадровый канал, выполненный на кадровом блоке вычитания 5 и кадровой линии задержки 3 с временем, равным строчному периоду. Смена знака на выходе блока 5 показывает, что была просканирована строка, проходящая через вершину колокола освещенности. В момент одновременного появления на входах селективного блока совпадения 9 нулевых напряжений, поступающих с выходов блоков вычитания 5 и 6, блок 9 выдает единичный импульс, означающий наличие максимума сигнала считывания строчно-кадрового растра вибрирующего изображения. Тем самым находится момент совпадения апертуры диссектора с вершиной колокола освещенности. Импульс совпадения управляет по управляющему входу кадровым и строчным синхронными детекторами, на которые поступают разнополярные пилообразные напряжения кадровой и строчной разверток, синхронизируемых импульсами с первого и второго синхровыводов ТВ-камеры, которые создаются блоками кадровой и строчной разверток. Время появления максимума видеосигнала относительно середин кадрового и строчного периодов соответствует смещению изображения в строчном Y и кадровом X направлениях относительно центра растра. На выходах синхронных детекторов получаются импульсы длительностью, пропорциональной значению, а знаком направлению смещения изображения в направлениях X и Y. Эти импульсы, усредненные фильтрами низких частот 12 и 16 и усиление усилителями постоянного тока 13 и 17, поступают на первый и второй управляющие входы ТВ-камеры на кадровую и строчную катушки центрирующей системы. Эти взаимоперпендикулярные катушки управляют значением и направлением магнитного поля в секции переноса изображения диссектора.
Если вершина колокола освещенности совпадает с центром фотокатода, выходные сигналы усилителей равны нулю и центр растра также совпадает с центром фотокатода. При наличии смещения изображения от центра фотокатода соответствующие выходные напряжения усилителей 13 и 17 передвинут растр до совпадения его центра с вершиной колокола яркости. Выходные компенсирующие напряжения этих усилителей пропорционально определяют сдвиг изображения в кадровом и строчном направлениях.
Напряжение с выхода ТВ-камеры выхода диссектора сравнивается в амплитудном блоке вычитания 7 с опорным напряжением блока 8. Полученный разностный сигнал детектируется осевым синхронным детектором 19, селектируемым с селективного блока совпадения импульсом момента "накрытия" апертурой диссектора вершины колокола освещенности. Выходные импульсы блока 19 равной длительностью и амплитудой, пропорциональной разностному напряжению, после усреднения фильтром 20 и усиления усилителем 21 поступают на третий управляющий вход ТВ-камеры фотокатод диссектора. Выходное напряжение диссектора пропорционально произведению входного светового потока и напряжения на фотокатоде. Блоки 1, 8, 7, 19, 20, 21 представляют собой систему статической стабилизации максимального значения выходного видеосигнала, стабилизированное значение которого задается опорным напряжением блока 8. Стабилизирование максимума выходного сигнала ТВ-камеры существенно облегчает работу блоков 3, 4, 5, 6, 9 и повышает тем самым точность определения момента "накрытия" апертурой вершины колокола освещенности. При достаточно большом значении коэффициента усиления усилителя 21 его выходное напряжение обратно пропорционально входному световому потоку, который, в свою очередь, как уже говорилось, обратно пропорционален квадрату удаления объекта. Выходной сигнал блока 21 инвертируется блоком 22 и из него извлекается квадратный корень в блоке 23. Таким образом, на выходе блока 24 получается напряжение, пропорциональное текущему удалению объекта. Выходные напряжения блоков 13, 17, 24, пропорциональные текущим координатам вибрирующего объекта, поступают на выход всего устройства в целом. Кроме того, они поступают соответственно на амплитудные вольтметры переменного тока 56, 62, 68. Выходные сигналы вольтметров, пропорциональные амплитудам вибрации объекта в кадровом, строчном и осевом направлениях, поступают на выход всего устройства. Сигналы с блоков 13, 17, 24 поступают также на входы частотомеров 57, 63, 69. Выходные сигналы частотомеров, показывающие частоту вибрации объекта в кадровом, строчном и осевом направлениях, поступают на выход всего устройства в целом и попарно на входы блоков совпадения 58, 64, 70. При совпадении частот вибрации по каким-либо двум составляющим соответствующие блоки совпадения выдадут импульсы, которые откроют соответственно пары ключей 59 и 60, 65 и 66, 71 и 72. Через открытые ключи выходные сигналы блоков 13, 17, 24 поступят на входы фазометров 61, 67, 73, выходы которых являются выходами всего устройства в целом. Таким образом, если частоты колебаний по каким-либо из двух составляющих совпадают, то будет измерена фаза между этими колебаниями.
При вибрации объекта одновременно во всех трех направлениях X, Y, Z с неизменными амплитудами амплитуды колебаний изображения в кадровом и строчном направлениях будут изменяться пропорционально изменению удаления объекта по оси Z. Это вызвано изменением масштаба изображения в соответствии с изменением расстояния по оси Z от объекта до центра оптической системы. Для компенсации влияния изменения масштаба на процесс выполнения измерения вибрации в кадровом и строчном направлениях непосредственно перед измерением производится автоматическая настройка устройства. Для этого измеренные ненастроенным устройством частоты вибрации по осям Z и Y сравниваются с эталонными. Измеренная частотомером 63 частота в виде выходного сигнала напряжения постоянного тока поступает на вход компаратора 53, на второй вход которого поступает эталонное напряжение с источника опорного напряжения 50. На выходе компаратора появляется "единица", если частота вибрации объекта по оси Y много меньше частоты настройки по Y, информация о которой находится в источнике опорного напряжения. Аналогично работает цепь по Z. Если хотя бы одно из вышеназванных условий не выполняется, на выходе схемы И 44 будет "ноль", после схемы НЕ 41 будет "единица", которая пройдет через нормально замкнутый ключ 82 и зажжет светодиод 76 "выключить объект". Оператор выключает объект. Выполняется вышеназванное условие, поскольку объект становится неподвижным и устройство может переходить к электронной настройке. Если же вышеназванное условие выполнялось сразу, то на выходе схемы И 44 будет "единица", которая проходит через замкнутый ключ 81 и является ответом выполнения нулевой команды. Единичный сигнал с выхода ключа 81 поступает на второй вход схемы И 42, на первом входе которой уже присутствует логическая единица с выхода ДШ 37. На выходе схемы И 42 появляется в результате этого логическая единица и поступает на вход дифференцирующего блока 47 через схему ИЛИ 46. Названая единица дифференцируется блоком 47. На выходе блока 47 получаются два разнополярных импульса, соответствующих по времени переднему и заднему фронтам входного импульса. Однополупериодный выпрямитель 48 выделяет первый из названных импульсов, которым и запускается ждущий мультивибратор 52. Блоки 47, 48 и 52 формируют таким образом из передних фронтов входных импульсов короткие единичные импульсы, которые считываются (по заднему фронту) счетчиком 36. Следовательно, единичный сигнал с выхода схемы И 42, пройдя формирующую цепочку блоков 47, 48 и 52, сосчитается счетчиком 36, в котором запишется единица. В результате этого единичный сигнал на выходе дешифратора нуля 37 прекращает свое действие, а логическая единица появляется на входе дешифратора единицы 38. Устройство начинает выполнять вторую команду электронной настройки. Командная единица дешифратора 38 включает генератор тактовых импульсов (ГТИ) 32 и одновременно включает светодиод 77 "настройка". Выходные импульсы ГТИ 32 управляют работой высокочастотного генератора пилообразного напряжения (ГПН) 30. Выходное пилообразное напряжение ГПН 30 проходит через сумматор 34 на третий вход ТВ-камеры, в результате происходят высокочастотные колебания электронного изображения в строчном направлении Y. Выходные импульсы ГТИ делятся делителем частоты (ДЧ) ЗЗ и управляют работой ГПН 31. Выходное пилообразное напряжение ГПН 31 поступает через сумматор 35 на четвертый вход ТВ-камеры, тем самым осуществляется изменение масштаба изображения, эквивалентное колебанию объекта в осевом направлении Z.
Сигнал с выхода блока 23, пропорциональный текущему удалению объекта по оси Z, через масштабирующий усилитель 14 поступает на четвертый управляющий вход ТВ-камеры на фокусирующую катушку диссектора. Напряжение на фокусирующей катушке диссектора при прочих равных условиях линейно определяет масштаб изображения посредством изменения значения магнитного фокусирующего поля в секции переноса изображения диссектора. Поэтому при некотором определенном значении коэффициента усиления в масштабном канале обратной связи напряжение с выхода блока 23 будет через усилитель 24 воздействовать на фокусирующую катушку диссектора таким образом, что при изменении удаления объекта по оси Z масштаб изображения будет оставаться неизменным. Подбор названного коэффициента усиления в масштабном канале обратной связи осуществляется следующим образом.
Электронное изображение объекта, если он выключен, вибрирует с постоянной амплитудой, определяемой электронной настройкой, относительно неподвижного объекта. Если объект не выключен, то с названной вибрацией высокочастотной электронной настройки складывается медленная вибрация объекта. Амплитуда вибрации изображения объекта, вызванная высокочастотной электронной настройкой, измеряется устройством следующим образом. Выходной сигнал строчного усилителя 17 фильтруется избирательным фильтром 74, настроенным на частоту строчной электронной настройки. На выходе фильтра имеет место электрический сигнал, обусловленный одной лишь электронной настройкой и не зависящий от вибрации объекта в том случае, если объект не выключался. Амплитуда строчной вибрации электронной настройки измеряется вольтметром 83 и ее значение с выхода вольтметра 83 поступает через масштабную линию задержки 25 с временем задержки, равным периоду принудительной электронной вибрации с ГТИ 32 в строчном направлении, и непосредственно на входы масштабного блока вычитания 26. На выходе блока 26 будет иметь место напряжение, пропорциональное разности между текущим значением амплитуды вибрации в строчном направлении и предыдущим значением. Это разностное напряжение после прохождения через нормально замкнутый ключ 27 интегрируется интегратором 28, выходное напряжение которого поступает на управляющий вход масштабного усилителя постоянного тока 24, изменяя его коэффициент усиления. В какой-то момент времени будет достигнуто такое значение коэффициента усиления усилителя 24, что изменение удаления объекта по оси Z не будет вызывать изменения масштаба изображения. При этом выходное напряжение амплитудного вольтметра 62 стабилизируется, разностное напряжение с выхода блока 26 вычитания станет нулевым, выходное напряжение интегратора 28 станет постоянным и коэффициент усиления усилителя постоянного тока 24 примет постоянное вышеназванное определенное значение, при котором в устройстве происходит компенсация влияния изменения масштаба изображения. В этот момент нуль-индикатор 29, на вход которого поступает разностное напряжение с выхода блока 26 вычитания, ставшее равным нулю, выдает импульс, который является ответом на выполнение второй команды. Запись следующей единицы в счетчик 36 осуществляется вышеназванным образом через цепочку блоков 43, 46, 47, 48, 52. В счетчик записывается таким образом двойка. На выходе дешифратора 38 появляется вместо единицы ноль. Отключается электронная настройка, гаснет светодиод 77 "настройка", на выходе дешифратора 39 появляется "единица", идет выполнение третьей команды - "измерение настроенным устройством". "Единица" с дешифратора 39 включает светодиод 75 "измерение", размыкает ключ 82, что позволяет избежать остаточного включения светодиода 76. Одновременно эта "единица" с дешифратора 39 открывает ключи 78, 79, 80, которые пропускают на выход сигналы текущего удаления объекта по осям X, Y, Z, измеренные настроенным устройством. Если объект для осуществления электронной настройки выключался, то его необходимо включить. Если же объект не выключался, то сразу в дальнейшем в процессе измерения кадровой, осевой и строчной составляющих вектора вибрации объекта протекают вышеназванным образом с уже устраненным влиянием изменения масштаба изображения на точность измерения.
Предлагаемое устройство выполнено из стандартных блоков: телевизионной передающей камеры 1, линий задержки 3, 4, 25, 45, вычитателей 5, 6, 7, 26, сумматоров 34, 35, источников опорного напряжения 8, 49, 50, 51, синхронных детекторов 11, 15, 19, фильтров низких частот 12, 16, 20, усилителей 13, 17, 21, 24, генераторов пилообразных напряжений 30 и 31, генератора тактовых импульсов 32, делителя частоты 33, счетчика 36, дешифраторов 37, 38, 39, логических схем НЕ 40, 41, логических схем И 42, 43, 44, логической схемы ИЛИ 46, дифференциатора 47, выпрямителя 48, мультивибратора 52, компараторов 53, 54, вольтметров 56, 62, 68, 83, частотометров 57, 63, 69, блоков сравнения 58, 64, 70, фазометров 61, 67, 73, ключей 27, 59, 60, 65, 66, 71, 72, 78, 79, 80, 81, 82, инвертора 22, блока извлечения квадратного корня 23, интегратора 28, нуль-индикатора 29, избирательного фильтра 74, светодиодов 75, 76, 77 (см. например, Г.А.Алексеенко, Е.А.Коломбет, Г.И.Стародуб. Применение прецизионных аналоговых ИС. М. Радио и связь, 1981, с. 77-82, 92-101, 105-110, 148-152, 167-177, 190-194; Ю.С.Забродин. Промышленная электроника. М. Высшая школа, 1982, с. 159, 160, 174, 175, 184-199, 254-256; В.Г.Гусев, Ю.М. Гусев. Электроника. М. Высшая школа, 1982, с. 335; Справочник по интегральным микросхемам. Б.В.Тарабрин, С.В.Якубовский, И.А.Барканов и др. Под ред. Тарабрина. М. Энергия, 1981, с. 568-770; К.С.Полулях. Электронные измерительные приборы. Харьков: Издательство Харьковского ордена Трудового Красного Знамени государственного университета им. А.М.Горького, 1963, с. 257-270, 272-278; Журнал "Электроника", пер с англ. том 45, N 19(388), 11 сент. 1972 г. с. 72, 80).
В устройстве используется строчно-кадровая развертка с частичным перекрытием строк одна другой, что значительно повышает разрешающую способность преобразования. Экстремальная обработка видеосигнала повышает точность и помехозащищенность измерения. Кроме того, устройство обладает повышенной точностью измерения за счет компенсации влияния изменения масштаба изображения на процесс измерения.
В устройстве реализован метод уравновешенного преобразования, обладающий высокими метрологическими характеристиками.
Предлагаемое устройство может применяться при бесконтактном определении параметров движения объектов.
На кафедре "Робототехнические системы" Самарского государственного технического университета собран и испытан лабораторный макет устройства на основе диссектора ЛИ605-1 с прифотокатодной сеткой и анализирующей апертурой 3 мкм, измеряющий вибрации объектов в диапазоне 0,01.7 Гц.
Для доведения устройства до промышленного использования требуются выполнение НИР сроком 2 г. и последующее проведение ОКР сроком 2 г.
Формула изобретения: Устройство измерения параметров движения объектов, содержащее передающую телевизионную камеру, сигнальный выход которой подключен к входу блока селекции видеосигнала от объекта, первый выход которого подключен к первым входам блока формирования смещения по координате X, блока формирования сигнала смещения по координате X и блока формирования сигнала смещения по координате Y, а второй выход к второму входу блока формирования сигнала смещения по координате Z, при этом второй вход блока формирования сигнала смещения по координате X соединен с первым синхровыходом передающей телевизионной камеры, а выход с первым управляющим входом передающей телевизионной камеры, второй вход блока формирования сигнала смещения по координате Y соединен с вторым синхровыходом передающей телевизионной камеры, а выход блока формирования сигнала смещения по координате Z подключен к последовательно включенным инвертору, блоку извлечения квадратного корня и первому усилителю постоянного тока, выход которого подключен к второму управляющему входу передающей телевизионной камеры, линию задержки, выход которой подключен к первому входу четвертого вычитателя, выход которого соединен с первым входом первого ключа, выход первого ключа подключен к первому входу интегратора с запоминанием, выход которого соединен с управляющим входом усилителя постоянного тока, выход четвертого вычитателя соединен с входом нуль-индикатора, выход блока формирования смещения по координате X подключен к каналу определения параметров движения объекта по координате X, первый, второй и третий выходы которого являются первым, вторым и третьим выходами устройства в целом, выход блока формирования смещения по координате X подключен к каналу определения параметров движения объекта по координате X, первый, второй и третий выходы которого являются четвертым, пятым и шестым выходами всего устройства, выход блока извлечения квадратного корня подключен через первый усилитель к входу канала определения параметров движения объекта по координате Z, первый, второй и третий выходы которого являются седьмым, восьмым и девятым выходами устройства в целом, причем блок селекции видеосигнала от объекта включает линию задержки, первый источник опорного напряжения, три вычитателя и первый блок сравнения, соединенные так, что входы первой и второй линии задержки подключены к сигнальному выходу передающей телевизионной камеры, выходы первой и второй линии задержки соединены с первыми входами первого и второго вычитателей соответственно, вторые входы первого и второго вычитателей подключены к сигнальному выходу передающей телевизионной камеры, выходы первого и второго вычитателей являются соответственно первым и вторым входами первого блока сравнения, выход которого является первым выходом блока селекции видеосигнала от объекта, выход первого источника опорного напряжения подключен к первому входу третьего вычитателя, второй вход которого соединен с сигнальным выходом передающей телевизионной камеры, выход третьего вычитателя является вторым выходом блока селекции видеосигнала от объекта, причем блоки формирования смещения по координатам X, Y, Z идентичны и каждый их них включает последовательно соединенные синхронный детектор, фильтр низких частот и усилитель постоянного тока, первые входы первого, второго и третьего синхронных детекторов подключены к первому выходу блока селекции видеосигнала от объекта, второй вход первого синхронного детектора соединен с первым синхровыходом передающей телевизионной камеры, второй вход второго синхронного детектора соединен с вторым синхровыходом передающей телевизионной камеры, второй вход третьего синхронного детектора подключен к второму выходу блока селекции видеосигнала от объекта, причем каналы определения параметров движения по координатам X, Y, Z идентичны и объединены в блок определения параметров, каждый из каналов состоит из амплитудного вольтметра, частотомера, блока совпадения, двух ключей и фазометра, при этом в канале определения параметров движения объекта по координате X входы первого амплитудного вольтметра и первого частотомера объединены и являются первым входом блока определения параметров движения объекта, выход первого частотомера подключен к первому входу первого блока совпадения, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего ключей, выходы которых соединены с входами первого фазометра, а второй вход второго ключа объединен с входом первого амплитудного вольтметра, в канале определения параметров движения объекта по координате, входы второго амплитудного вольтметра и второго частотомера объединены и являются вторым входом блока определения параметров движения объекта, выход второго амплитудного вольтметра является выходом блока определения параметров движения объекта, выход второго частотомера подключен к первому входу блока совпадения своего канала и второму входу первого блока совпадения канала определения параметров движения по координате X, выход второго блока совпадения соединен с первыми входами четвертого и пятого ключей, выходы которых подключены к входам второго фазометра, а второй вход четвертого ключа объединен с входом второго амплитудного вольтметра и с вторым входом третьего ключа канала определения параметров движения объекта по координате X, а в канале определения параметров движения объекта по координате Y входы третьего амплитудного вольтметра и третьего частотомера объединены и являются третьим входом блока определения параметров движения объекта, выход третьего частотомера соединен с первым входом третьего блока совпадения своего канала и вторым входом второго блока совпадения канала определения параметров движения объекта по координате Z, выход третьего блока совпадения подключен к первым входам шестого и седьмого ключей, выходы которых соединены с входами третьего фазометра, второй вход шестого ключа объединен с входом третьего амплитудного вольтметра и с вторым входом пятого ключа канала определения параметров движения объекта по координате Y, второй вход седьмого ключа объединен с входом первого амплитудного вольтметра канала определения параметров движения объекта по координате X, а второй вход третьего блока совпадения подключен к выходу первого частотомера канала определения параметров движения объекта по координате X, каждый канал определения параметров движения имеет первый, второй и третий выходы, которыми будут соответственно выходы соответствующих каналам вольтметра, частотомера и фазометра, отличающееся тем, что введены два сумматора, генератор тактовых импульсов, два генератора пилообразного напряжения, делитель частоты, второй, третий и четвертый источники опорного напряжения, два компаратора, счетчик импульсов, три дешифратора, две логические схемы НЕ, три логические схемы И, четвертая линия задержки, логическая схема ИЛИ, дифференциатор, выпрямитель, мультивибратор, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый ключи, избирательный фильтр, четвертый вольтметр, три светодиода, причем сигнальный выход телевизионной камеры является выходом всего устройства, первый вход первого сумматора соединен с выходом блока формирования сигнала смещения по координате Y, а второй вход первого сумматора подключен к выходу первого генератора пилообразного напряжения, выход первого сумматора соединен с третьим управляющим входом передающей телевизионной камеры, первый вход второго сумматора подключен к выходу блока формирования сигнала смещения по координате, второй вход второго сумматора подключен к выходу второго генератора пилообразного напряжения, выход второго сумматора соединен с четвертым управляющим входом передающей телевизионной камеры, вход генератора тактовых импульсов соединен с выходом второго дешифратора, выход генератора тактовых импульсов подключен к выходу делителя частоты, выход которого соединен с входом второго генератора пилообразного напряжения, вход первого генератора пилообразного напряжения подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен также с вторым входом первого ключа, выход второго источника опорного напряжения подключен к выходу четвертой линии задержки, выход которой соединен с входом первой логической схемы НЕ, выход которой соединен с первым входом счетчика импульсов, а также выход первой логической схемы НЕ подключен к второму входу интегратора с запоминанием, счетчик импульсов своими первым, вторым и третьим выходами подключен соответственно к первому, второму и третьему входам первого, второго и третьего дешифратора, выход первого дешифратора соединен с первым входом первой схемы И, выход которой подключен к первому входу логической схемы ИЛИ, выход второго дешифратора подключен к первому входу второй логической схемы И, выход которой соединен с вторым входом логической схемы ИЛИ, выход которой подключен к последовательно соединенным дифференциатору, выпрямителю и мультивибратору, выход мультивибратора соединен с вторым входом счетчика импульсов, выход третьего дешифратора подключен к первым входам восьмого, девятого и десятого ключей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам блоков формирования смещения по координатам X, Y и выходу первого усилителя, выходу восьмого, девятого и десятого ключей являются десятым, одиннадцатым и двенадцатым выходами всего устройства, выход третьего источника опорного напряжения подключен к первому входу первого компаратора, второй вход которого подключен к частотомеру канала определения параметров движения по координате, выход первого компаратора подключен к первому входу третьей логической схемы И, выход четвертого источника опорного напряжения подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом частотомера канала определения параметров движения по координате Y, выход второго компаратора соединен с вторым входом третьей логической схемы И, выход которой подключен к входу второй логической схемы НЕ, выход третьей схемы И подключен также к первому входу одиннадцатого ключа, второй вход которого подключен к выходу первого дешифратора, выход одиннадцатого ключа соединен с вторым входом первой логической схемы И, выход второй логической схемы НЕ соединен с первым входом двенадцатого ключа, второй вход которого соединен с выходом третьего дешифратора, выход двенадцатого ключа соединен с входом первого светодиода, выход третьего дешифратора соединен также с входом второго светодиода, вход третьего светодиода подключен к выходу второго дешифратора, второй вход второй логической схемы И подключен к выходу нуль-индикатора, вход избирательного фильтра подключен к выходу блока формирования сигнала смещения по координате Y, выход избирательного фильтра соединен с входом четвертого вольтметра, выход которого подключен к входу третьей линии задержки, выход четвертого вольтметра подключен также к второму входу четвертого вычитателя, первый и второй синхровыходы передающей телевизионной камеры являются синхровыходами всего устройства.