SE458071B - Foerfarande och apparat foer maetning av ett avstaand medelst ultraljudsimpulser - Google Patents

Description

458 071 10 15 20 25 30 35 2 rörelser och kontinuerligt övervaka avståndet mellan lägena. Detta är nödvändigt till exempel för poliser, och dykare såväl som i lantmäteri- och byggnadsbranschen.

Avsikten med uppfinningen är att eliminera de ovannämnda nackdelarna och att åstadkomma ett förfarande för mätning av avstånd, vilket förfarande möjliggör en flexiblare funktion än de kända förfarandena. Detta uppnås medelst förfarandet enligt ingres sen i patentkravet 1 genom de operationssteg som beskrivs i den känneteck- nande delen av kravet.

Uppfinningens grundidé är sålunda att åstadkomma ett förfarande för mätning av ett avstånd på ett sådant sätt att apparater placerade i olika punkter kontinuer- ligt samverkar med varandra och att mätresultatet är synligt i båda apparaterna. Å andra sidanär avsikten med uppfinningen att åstadkomma en mätapparat som lämpar sig för mätmetoden och som garanterar den enklaste möjliga användningen.

Detta uppnås enligt den kännetecknande delen i patent- kravet 4. _ Eftersom apparaterna placerade i de olika punkterna är identiska, är de lätta att använda till och med för en lekman som inte är insatt i mätteknik, och han behöver inte veta, huruvida han skall ha med sig en apparat av- sedd för ursprungspunkten eller en apparat avsedd för målpunkten. Apparaternas identiska struktur gör dem också lättare att förverkliga och producera industriellt .

I det följande skall uppfinningen beskrivas noggrannare med hänvisning till bifogade ritning, på vilken figur l är en förenklad vy av kombinerade sändnings- och mottagningsapparater, som används i förfarandet enligt uppfinningen, och deras inbördes samverkan, figur 2 på en tidsaxel visar de betydande 10 15 20 25 30 35 458 071 3 händelserna under mätproceduren enligt figur 1, figur 3 är ett blockschema för den kombinerade sändnings- och mottagningsapparats struktur som används i förfarandet enligt uppfinningen.

I figur 1 är de kombinerade sändnings- och mottagningsapparaterna (sändare-mottagare) LVA och LVB placerade på ett bestämt avstånd från varandra. Sän- daremottagaren LVA omfattar en sändare LA och en mottagare VA och sändaremottagaren LVB motsvarande en sändare LB och en mottagare VB. Mätningen kan påbörjas i endera änden av mätningsavståndet. I det följande exemplet påbörjas mätningen medelst apparaten LVA genom att med sändaren LA sända en ultraljudimpuls till apparaten LVB, varvid räknaren i apparaten LVA samtidigt sätts igång (för tydlighetens skull visas räknaren inte i figur l).

I figur 2 visar den övre tidsaxeln, betecknad LVA, de betydande händelserna hos apparaten LVA, och den nedre tidsaxeln, betecknad LVB, visar de betydande händelserna hos apparaten LVB. Det ögonblick då apparaten LVA sänder enultra1judimpulsUSPlbetecknasmedelsttlpåtidsaxeln.

Impulsen mottages av sändaren VB i ett ögonblick tg, varvid apparatens LVB fördröjningsmedel samtidigt sätts igång (dessa medel visas inte i figur 1). Transmissions- tiden från apparaten LVA till apparaten LVB betecknas medelst T i figurerna 1 och 2. Fördröjningen är avsedd att fördröja transmissionen tills eventuella störande reflektioner är utmattade. Efter utgången av fördröj- ningstiden_4t hos apparaten LVB sänder sändaren LB en ultraljudimpuls USP2 i ett ögonblick 1:3 , varvid apparatens LVB räknare samtidigt sätts igång (räknaren visas inte z i figur 1). Impulsen mottages efter transmissionstiden T i ett ögonblick 1:4 i apparaten LVA, varvid apparatens LVA fördröjningsmedel samtidigt sätts igång (medlen visas inte), och räknaren som sattes igång tidigare i ögon- blicket tl stoppas , varefter mätresultatet, som beräknats» 458 071 10 15 20 25 30 35 4 på basen av tidsavståndet mätt medelst räknaren, kan avläsas i apparaten LVA. Efter utgången av fördröj- ningstiden At hos apparaten LVA, vilken tid är före- trädesvis lika lång som fördröjningstiden hos apparaten LVB, sänder sändaren LA en ultraljudimpuls USP3 i ett ögonblick t5, vilken impuls efter transmissionstiden T mottages av_apparatens LVB mottagare VB i ett ögonblick t5 , vilket leder till att apparatens LVB fördröjningsmedel sätts igång och räknaren som sattes igång tidigare i ögonblicket t 3 stoppas , varefter mätresultatet är synligt också i apparaten LVB. Efter utgången av fördröjningstiden At hos apparaten LVB sänder apparaten igen en ultraljud- impuls och mätproceduren fortsätter såsom ovan beskrivits , varvid apparaterna kontinuerligt samverkar med varandra .

För tydlighetens skull har synkronisering av apparaterna i början av mätningsproceduren inte beskrivits, eftersom den inte hör till uppfinningens grundtanke.

Längden av apparaternas fördröjningstid .gt bör väljas så att den är tillräckligt lång med tanke på det största arbetsområdet mellan apparaterna och impulsens färdhastighet i mediet. Då fördröjningen At och impulsens färdhastighet i mediet är kända, kan avståndet mellan apparaterna givetvis beräknas på basen av det mätta tidsavståndet. u Ä Figur 3 visar strukturen av den kombinerade sändnings- och mottagningsapparaten LVA eller LVB enligt uppfinningen utförligare. Som ovan konstaterats, är apparaterna identiska till strukturen. En vid samma sändnings- och mottagningsfrekvenser fungerande avkännare 1 hos sändaremottagaren är kopplad till en sändnings- “ och mottagningskomponent 2, vars mottagningssida uppvisar en mottagningsförstärkare 3 kopplad efter avkännaren 1 och en detektorkrets 4 och en pulsformande krets 5 kopplade efter mottagningsförstärkaren . På sändningssidan matas en impuls till avkännaren 1 över en transmissions- 10 15 20 25 30 35 458 071 5 förstärkare 6. Sändnings- och mottagningskomponenten 2 är medelst en buss 7 kopplad till en räknar- och styr- ningsportkomponent 8 , vilken komponent över en tvåvägsbuss 10 kommuniserar med en processorkomponent 9, som styr apparatens funktioner. Processorkomponenten 9 styr en displayenhet ll medelst en buss 12. En kalibrerings- komponent 13 är kopplad både till räknar- och styrnings- portkomponenten 8 och till processorkomponenten 9.

Apparatens programmerbarhet representeras av en program- komponent 14, som är ansluten till processorkomponenten 9. Figur 3 visar ytterligare en strömkällkomponent 15, som förser apparaten med ström.

Eftersom ultraljudimpulsens färdhastighet till exempel på grund av mediet och dess temperatur varierar, är det nödvändigt att kalibrera apparaten för drift- förhållandena i varje enskilt fall. Denna mätning av färdhastigheten medelst kalibreringskomponenten 13 kan utföras på många olika sätt, t.ex. manuellt över ett känt avstånd , eller automatiskt , varvid processorkomponen- ten 9 korrigerar mätresultatet. Eftersom kalibreringen är känd för fackmannen, ingår den dock inte i skydds- omrâdet för uppfinningens idé, varför den inte diskuteras närmare här.

Fördröjningarna' t är väsentliga för apparaterna och kan utföras medelst processorn 9, som styr apparatens funktioner, varför inga separata fördröjningsmedel visas i figur 3. Processorn 9 får ett meddelande om en mottagen impuls genom styrningsportarna och bussen 10, och den ger en sändningssignal till sändnings- och mottagnings- komponenten efter utgången av fördröjningstiden. För att 'få ett korrekt mätresultat kan kompensering av fördröj- ningen också utföras medelst processorn 9 så att fördröj- ningen beaktas då processorn beräknar mätresultatet.

Alternativt kan kompenseringen utföras i räknar- och styrningsportkomponenten 8, så att räknaren börjar. 458 071 10 15 20 6 räkna effektivt först efter utgången av fördröjningstiden då den mottagit startimpulsen.

Om så önskas, kan mätresultat lagras i proces- sorkomponentens 9 minne; vidare är det möjligt att i displayenheten ll visa utom det mätta avståndet också till exempel en ändring i avståndet. Givetvis är det också möjligt att utföra andra räkneoperationer medelst processorn 9 och visa dem i displayenheten ll.

Fastän uppfinningen ovan beskrivits med hän- visning till exemplet pâ bifogade ritning, är det självklart att uppfinningen inte är begränsad därtill, utan kan modifieras på olika sätt. Om till exempel inget svar fås på en ultraljudimpuls inom en bestämd tidsperiod, kan ímpulsen sändas kontinuerligt tills en svarsimpuls fås från den andra apparaten. kan de strukturella detaljerna hos Motsvarande sändnings- och mottagningsapparaten varieras betydligt inom ramen för den uppfinningsidé som anförs i de följande kraven.

Det är också möjligt att samtidigt använda flera än tvâ apparater genom att synkronisera apparaterna med varandra, dvs. genom att växelvis mäta avståndet mellan vilka som helst tvâ av dessa apparater.

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 458 071 PATENTKRAV

1. Ett förfarande för mätning av ett avstånd mellan två punkter medelst ultraljudimpulser, vilket förfarande omfattar följande steg: (a) en ultraljudimpuls (USP1) sänds medelst en sändaremottagare (LVA) placerad i en ursprungspunkt till en målpunkt, varvid en räknare (8) i sändaremot- tagaren (LVA) sätts igång, (b) denna ultraljudimpuls (USPI) mottages av en sändaremottagare (LVB) placerad i målpunkten, varvid en bestämd fördröjningstid hos sändaremottagaren (LVB) sätts igång, (c)enultraljudimpuls(USP2)sändsavsändaremot- tagaren (LVB) till ursprungspunkten efter utgången av fördröjningstiden, varvid en räknare (8) i sändaremot- tagaren (LVB) sätts igång, (d)dennaultraljudímpuls(USP2)mottagesnædelst sändaremottagaren (LVA) i ursprungspunkten, varvid en (LvA) samtidigt sätts igång, dess räknare (8) stoppas, och:nät~ bestämd fördröjningstid hos sändaremottagaren resultatet blir synligt i sändaremottagaren (LVA), (e) en ultraljudimpuls (USP3) sänds av sändaremot- tagaren (LVA) till målpunkten efter utgången av sändare- mottagarens (LVA) fördröjningstid, varvid dess räknare (8) sätts igång, (f) ultraljudimpulsen (USP3) mottages medelst sändaremottagaren (LVB)i.målpunkten, varvid.sändaremot- tagarens (LVB) fördröjningstid samtidigt sätts igång, och dess räknare (8) stoppas, k ä n n e t e c k n a t därav, att 458 071 10 l5 20 25 30 8 lika fördröjningstider (At) och lika frekvenser används i sändaremottagarna (LVA, LVB), varvid (g) mätresultatet i steg (f) visas också i sän- daremottagaren (LVB) placerad i målpunkten, och (h) mätningen fortsätts från steg (c) tills den avbryts.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att olika mätresultat lagras i ett minne för bearbetning.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att ett alternativ är att förutom ett avstånd mätt mellan apparaterna också visa en ändring i avståndet.

4. Apparat för mätning av ett avstånd mellan tvåpunktermedelstultraljudimpulserstransmissionstid, vilken apparat omfattar sändaremottagare (LVA, LVB) placerade i en ursprungspunkt och en målpunkt, varvid varje sändaremottagare som kombination qmfattar: - en sändare (LA, LB) och en mottagare (V¿, VB) för sändning och mottagning av ultraljudimpulser, - en räknarkomponent (8) för att erhålla en räkning som är proportionell till ultraljudimpulsens transmissíonstid¿ - fördröjningsmedel (8, 9) för bestämning av en fördröjningstid (At) mellan ultraljudimpulsens mottag- ningsögonblickochettdärpåföljandesändningsögonblick, k ä n n e t e c k n a d därav att sändaremottagarna (LVA, LVB) är identiska næd varandra,varvidalladerassändare(LA,LB)ochnmttagare (VA, VB) fungerar vid samma frekvens.