RU2124210C1 - Linear speed measuring method - Google Patents
Linear speed measuring method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2124210C1 RU2124210C1 RU95111429A RU95111429A RU2124210C1 RU 2124210 C1 RU2124210 C1 RU 2124210C1 RU 95111429 A RU95111429 A RU 95111429A RU 95111429 A RU95111429 A RU 95111429A RU 2124210 C1 RU2124210 C1 RU 2124210C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- standing
- electromagnetic wave
- intensity
- wave
- measured
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 6
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерений линейной скорости тел, осуществляющих перемещение тел в пространстве: космическом, воздушном, водном и т. п. - и может быть использовано в тех областях науки и техники, где требуется определение линейной скорости. The invention relates to the field of measuring the linear velocity of bodies moving bodies in space: space, air, water, etc. - and can be used in those areas of science and technology where linear velocity determination is required.
Известен способ определения скорости движения тел, основанный на эффекте Доплера, заключающийся в том, что испускается два цуга когерентных волн, один из которых используется в качестве опорного и связанного с условно-неподвижным вещественным телом отсчета, а другой используется в качестве зондирующего, который после отражения от движущегося тела складывается с опорным. После детектирования результата сложения выделяется разностная частота ("доплеровское смещение"), которая является мерой скорости движения тела (см. Физика быстропротекающих процессов. Под ред. Н.А. Златина. - М.: Мир, 1971, с. 383 - 385). A known method of determining the speed of motion of bodies based on the Doppler effect is that two trains of coherent waves are emitted, one of which is used as a reference and connected with a conditionally stationary material body, and the other is used as a probe, which after reflection from a moving body folds with a supporting one. After detecting the addition result, a difference frequency ("Doppler shift") is selected, which is a measure of the speed of the body (see Physics of fast processes. Edited by N. A. Zlatin. - M.: Mir, 1971, p. 383 - 385) .
Недостатком данного способа является привязка к условно-неподвижному вещественному телу отсчета и невозможность определения скорости движения тела при отсутствии первого. The disadvantage of this method is the binding to a conditionally stationary material reference body and the inability to determine the speed of movement of the body in the absence of the first.
Известен также способ измерения линейной скорости движения тела, заключающийся в том, что два когерентных пучка непрерывных электромагнитных волн излучаются навстречу друг другу вдоль одной прямой в вакууме (или в воздухе) с последующим разделением на две составляющих каждого. Две первых составляющих, продолжая распространяться в том же направлении, складываются на полупрозрачной пластинке, создавая интерференционную картину. Две вторые составляющие изменяют свое направление и попадают в замедляющую систему с высоким показателем преломления, ограниченной полупрозрачными пластинами, на которых создаются интерференционные картины. При ускоренном движении тела, с которым связано измерительное устройство, происходит изменение частот колебаний, прошедших через среду с высоким показателем преломления, и изменение частоты колебаний биений электромагнитных волн, распространяющихся в вакууме (или в воздухе). По разности этих изменений определяют приращение линейной скорости (см. SU, а.с. 1760456, G 01 P 3/36, 1992). There is also a method of measuring the linear velocity of a body, which consists in the fact that two coherent beams of continuous electromagnetic waves are radiated towards each other along one straight line in vacuum (or in air), followed by separation into two components of each. The first two components, continuing to spread in the same direction, add up on a translucent plate, creating an interference pattern. The two second components change their direction and fall into a retardation system with a high refractive index bounded by translucent plates on which interference patterns are created. With the accelerated motion of the body with which the measuring device is connected, there is a change in the frequencies of oscillations that have passed through a medium with a high refractive index, and a change in the frequency of the beats of electromagnetic waves propagating in vacuum (or in air). The difference in these changes determines the increment of the linear velocity (see SU, AS 1760456, G 01 P 3/36, 1992).
Недостатком данного способа является невозможность определения линейной скорости равномерного движения тела. The disadvantage of this method is the inability to determine the linear velocity of the uniform motion of the body.
Целью настоящего изобретения является расширение технологических возможностей способа путем обеспечения возможности определения линейной скорости равномерного движения тела на перемещениях, меньших четверти длины электромагнитной волн. The aim of the present invention is to expand the technological capabilities of the method by providing the ability to determine the linear velocity of the uniform motion of the body on movements less than a quarter of the length of the electromagnetic wave.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в создании стоячей электромагнитной волны двумя направленными навстречу друг другу вдоль одной прямой цугами когерентных электромагнитных волн, поляризованных в одной плоскости, при движении тела вдоль стоячей волны измеряют максимальную интенсивность в какой-либо пучности стоячей волны и далее измеряют время, по истечении которого при перемещении не более чем на λ/4 от точки максимума пучности измеряют интенсивность стоячей волны. После чего линейную скорость определяют по формуле:
v = (λarccos2(I/I0))/2πΔt,
где
v - линейная скорость движения тела относительно стоячей электромагнитной волны;
λ - длина электромагнитной волны;
I0 -максимальная интенсивность стоячей электромагнитной волны в пучности;
I - интенсивность стоячей электромагнитной волны по истечении времени Δt.
В предлагаемом способе определение линейной скорости движения тела осуществляется по результатам измерения двух интенсивностей стоячей волны на интервале от максимального значения до нуля, отстоящих друг от друга на расстоянии не более четверти длины электромагнитной волны проходимым телом за некоторое измеряемое время вдоль стоячей волны. Так как стоячая электромагнитная волна в однородном пространстве располагается линейно и распределение интенсивности в пространстве осуществляется однозначно по гармоническому закону, то определение линейной скорости движения тела при его линейном перемещении вдоль стоячей электромагнитной волны предлагаемым способом может быть осуществлено на расстояниях, меньших четверти длины волны как при равномерном, так и ускоренном движении. В то время как в известном способе определение изменения линейной скорости движения тела осуществляется через изменение разности изменения частот: колебаний, прошедших через среду с высоким показателем преломления, и колебаний биений электромагнитных волн, распространяющихся в вакууме (или в воздухе), - и невозможно определение скорости равномерного движения тела.This goal is achieved by the fact that in the known method, which consists in creating a standing electromagnetic wave with two coherent trains of coherent electromagnetic waves polarized in the same plane directed towards each other along a straight line, when the body moves along the standing wave, the maximum intensity in any antinode of the standing wave is measured and then measure the time after which, when moving no more than λ / 4 from the antinode maximum point, the intensity of the standing wave is measured. Then the linear speed is determined by the formula:
v = (λarccos 2 (I / I 0 )) / 2πΔt,
Where
v is the linear velocity of the body relative to the standing electromagnetic wave;
λ is the electromagnetic wavelength;
I 0 -maximum intensity of a standing electromagnetic wave in antinodes;
I is the intensity of the standing electromagnetic wave after the time Δt.
In the proposed method, the determination of the linear velocity of the body is carried out by measuring two intensities of a standing wave in the interval from the maximum value to zero, spaced from each other at a distance of no more than a quarter of the length of the electromagnetic wave transmitted by the body for some measurable time along the standing wave. Since a standing electromagnetic wave in a homogeneous space is linearly distributed and the intensity distribution in space is carried out uniquely according to a harmonic law, the linear velocity of a body when it is linearly moved along a standing electromagnetic wave can be determined by the proposed method at distances shorter than a quarter of the wavelength, as if uniform and accelerated motion. While in the known method, the determination of the change in the linear velocity of the body is carried out by changing the difference in the frequency changes: the vibrations transmitted through the medium with a high refractive index, and the vibrations of the beats of electromagnetic waves propagating in vacuum (or in air), and it is impossible to determine the speed uniform body movement.
На чертеже представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ. The drawing shows a diagram of a device that implements the proposed method.
Устройство содержит генератор гармонических колебаний 1, выход которого связан с излучателями электромагнитных колебаний 2, испускающих цуги электромагнитных волн, образующих стоячую электромагнитную волну 3, которую испускает антенна 4, связанная с приемником электромагнитных волн 5, выход которого подключен к входу измерителя интенсивности электромагнитного поля 6, первый выход которого соединен со стартовым входом, а второй с входом "Стоп" измерителя интервалов времени 7, причем последние четыре блока размещены и жестко связаны с движущимся со скоростью v телом 8 в направлении X. The device comprises a harmonic oscillation generator 1, the output of which is connected to electromagnetic radiation emitters 2, emitting trains of electromagnetic waves forming a standing electromagnetic wave 3, which is emitted by an antenna 4 connected to an electromagnetic wave receiver 5, the output of which is connected to the input of the electromagnetic field intensity meter 6, the first output of which is connected to the start input, and the second to the “Stop” input of the time interval meter 7, the last four blocks being placed and rigidly connected to the motion lean at a speed v with body 8 in the direction X.
Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. При включении генератор гармонических колебаний 1 начинает вырабатывать гармонические электрические колебания, под действием которых излучатели электромагнитных колебаний 2 начинают одновременно излучать навстречу друг другу вдоль одной прямой X цуги когерентных электромагнитных волн, которые при наложении образуют стоячую электромагнитную волну 3, описываемую уравнением:
ξ(X,t) = Acos(2πX/λ)cos(ωt+φ), (1)
где
ξ(X,t) - смещение;
A - амплитуда;
λ - длина электромагнитной волны;
X - расстояние от излучателя до точки, в которой определяется смещение;
ω - циклическая частота электромагнитных колебаний;
t - время;
φ - начальная фаза.Implementation of the proposed method is as follows. When turned on, the harmonic oscillation generator 1 begins to produce harmonic electrical oscillations, under the influence of which the electromagnetic oscillation emitters 2 begin to simultaneously radiate towards each other along one straight line X trains of coherent electromagnetic waves, which when superimposed form a standing electromagnetic wave 3, described by the equation:
ξ (X, t) = Acos (2πX / λ) cos (ωt + φ), (1)
Where
ξ (X, t) is the displacement;
A is the amplitude;
λ is the electromagnetic wavelength;
X is the distance from the emitter to the point at which the offset is determined;
ω is the cyclic frequency of electromagnetic waves;
t is the time;
φ is the initial phase.
Так как интенсивность электромагнитной волны I пропорциональна квадрату амплитуды, то из (1) следует, что закон изменения интенсивности стоячей электромагнитной волны будет описываться уравнением:
I = I0cos2(2πX/λ)cos2(ωt+φ), (2)
где
I0cos2(2πX/λ) - выражение, описывающее огибающую стоячей волны.Since the intensity of the electromagnetic wave I is proportional to the square of the amplitude, it follows from (1) that the law of change in the intensity of a standing electromagnetic wave will be described by the equation:
I = I 0 cos 2 (2πX / λ) cos 2 (ωt + φ), (2)
Where
I 0 cos 2 (2πX / λ) is an expression describing the envelope of a standing wave.
Когда антенна 4 пересекает максимум пучности стоячей волны, интенсивность в котором
I = I0cos2(2πX1/λ), (3)
в ней формируется импульс тока, пропорциональный I, который усиливается приемником электромагнитных колебаний 5 и подается на вход измерителя интенсивности электромагнитного поля 6, с первого выхода которого на стартовый вход измерителя интервалов времени 7 поступает сигнал, запускающий отсчет времени.When the antenna 4 crosses the maximum antinode of a standing wave, the intensity of which
I = I 0 cos 2 (2πX 1 / λ), (3)
a current pulse is generated in it, proportional to I, which is amplified by the electromagnetic oscillation receiver 5 and fed to the input of the electromagnetic field intensity meter 6, from the first output of which a signal starts the time counting to the start input of the time interval meter 7.
После того, как тело 8 проходит некоторое расстояние
ΔX = X2-X1 (4)
не более λ/4, соответствующее расстоянию между максимумом пучности и узлом стоячей волны, измеритель интенсивности регистрирует некоторое значение интенсивности стоячей электромагнитной волны
I = I0cos2(2πX2/λ) (5),
в соответствие которому на втором выходе измерителя интенсивности электромагнитного поля 6 появляется сигнал, поступающий на вход "Стоп" измерителя интервалов времени 7, прекращая счет времени. В результате измеритель интервалов времени 7 регистрирует время Δt, которое потребовалось телу 8, чтобы преодолеть расстояние от точки X1 до точки X2.After body 8 travels some distance
ΔX = X 2 -X 1 (4)
no more than λ / 4, corresponding to the distance between the antinode maximum and the node of the standing wave, the intensity meter registers a certain value of the intensity of the standing electromagnetic wave
I = I 0 cos 2 (2πX 2 / λ) (5),
in accordance with which, at the second output of the electromagnetic field intensity meter 6, a signal arrives at the "Stop" input of the time interval meter 7, stopping the counting of time. As a result, the time interval meter 7 registers the time Δt that the body 8 required to cover the distance from point X 1 to point X 2 .
Если из (3) и (5) выразим X1 и X2:
и подставим в (4), то получим
Тогда линейная скорость, которую имело движущееся тело 8 по отношению к стоячей электромагнитной волне, будет
and substitute in (4), we obtain
Then the linear velocity that the moving body 8 had with respect to the standing electromagnetic wave will be
Claims (1)
где V - линейная скорость движения тела относительно стоячей электромагнитной волны;
λ - длина электромагнитной волны;
Jo - максимальная интенсивность стоячей электромагнитной волны в пучности;
J - интенсивность стоячей электромагнитной волны по истечении времени Δt.рA method of measuring the linear velocity of bodies, which consists in creating a standing electromagnetic wave with two coherent electromagnetic waves polarized in the same plane in two opposite directions along one straight line, characterized in that when the body moves along the standing electromagnetic wave, its maximum intensity in antinodes is measured, measured the intensity of a standing electromagnetic wave at a distance of no more than λ / 4 from the maximum antinode using a device rigidly connected to the body, and measure the time the body travels this distance, and the linear speed is determined by the formula:
where V is the linear velocity of the body relative to the standing electromagnetic wave;
λ is the electromagnetic wavelength;
J o - maximum intensity of a standing electromagnetic wave in antinodes;
J is the intensity of the standing electromagnetic wave after a time Δt.р
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95111429A RU2124210C1 (en) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | Linear speed measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95111429A RU2124210C1 (en) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | Linear speed measuring method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95111429A RU95111429A (en) | 1997-06-20 |
| RU2124210C1 true RU2124210C1 (en) | 1998-12-27 |
Family
ID=20169692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95111429A RU2124210C1 (en) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | Linear speed measuring method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2124210C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2184379C1 (en) * | 2000-12-18 | 2002-06-27 | Томский политехнический университет | Method for building countable volume for measuring micron and submicron dispersed particles |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3878375A (en) * | 1974-05-10 | 1975-04-15 | John Mickowski | Ram velocity measuring apparatus |
| GB2111199A (en) * | 1981-12-02 | 1983-06-29 | Gec Elliott Mech Handling | Movement monitor |
| SU1760456A1 (en) * | 1991-03-04 | 1992-09-07 | Владимирский политехнический институт | Linear speed meter |
-
1995
- 1995-07-03 RU RU95111429A patent/RU2124210C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3878375A (en) * | 1974-05-10 | 1975-04-15 | John Mickowski | Ram velocity measuring apparatus |
| GB2111199A (en) * | 1981-12-02 | 1983-06-29 | Gec Elliott Mech Handling | Movement monitor |
| SU1760456A1 (en) * | 1991-03-04 | 1992-09-07 | Владимирский политехнический институт | Linear speed meter |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Малеев П.И. Новые типы гироскопов. - Л.: Судостроение, 1971, с.118-122. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2184379C1 (en) * | 2000-12-18 | 2002-06-27 | Томский политехнический университет | Method for building countable volume for measuring micron and submicron dispersed particles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95111429A (en) | 1997-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4231260A (en) | Position determining system | |
| JP2002243849A (en) | Process and system for measuring distance of moving body from fixed part | |
| US2485583A (en) | Radio distance measuring system | |
| RU2124210C1 (en) | Linear speed measuring method | |
| SU1257409A1 (en) | Device for measuring mass flow rate of substance | |
| JPH07260462A (en) | Method and apparatus for formation of space standing waves as well as microwave measuring apparatus using the space standing wave formation apparatus | |
| RU2410650C2 (en) | Method to measure level of material in reservoir | |
| RU2658112C1 (en) | Method of measurement of displacement | |
| RU2125268C1 (en) | Method measuring linear velocity | |
| RU2186398C2 (en) | Procedure measuring linear velocity | |
| SU1695140A1 (en) | Device for measuring substance level | |
| RU2009452C1 (en) | Device for remote measuring of parameters of oscillating objects | |
| SU788049A1 (en) | Impedance method of testing materials and articles | |
| SU972237A1 (en) | Level measuring method | |
| JPH03194470A (en) | Flow velocity measuring instrument | |
| JP2006153477A (en) | Distance measuring device and distance measuring method | |
| JPS6469922A (en) | Non-contact micro-vibration measuring apparatus | |
| RU2016406C1 (en) | Acoustoelectronic method of determining displacements of objects | |
| SU246079A1 (en) | METHOD OF MEASUREMENT OF THICKNESS OF MATERIALS | |
| SU1763887A1 (en) | Ultrasonic thickness meter | |
| SU1747937A1 (en) | Contactless vibrometer | |
| JPH0225786A (en) | Speed detecting device | |
| RU2008664C1 (en) | Device for detecting free gas concentration in fluid | |
| JP3037810B2 (en) | Ultrasonic flaw detector | |
| SU672581A1 (en) | Method of measuring wave phase velocity in periodic waveguide |