ES2338512B2 - MULTIPULSE SYSTEM FOR DISTANCE MEASUREMENT AND CABLE LENGTH. - Google Patents
MULTIPULSE SYSTEM FOR DISTANCE MEASUREMENT AND CABLE LENGTH. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2338512B2 ES2338512B2 ES200802693A ES200802693A ES2338512B2 ES 2338512 B2 ES2338512 B2 ES 2338512B2 ES 200802693 A ES200802693 A ES 200802693A ES 200802693 A ES200802693 A ES 200802693A ES 2338512 B2 ES2338512 B2 ES 2338512B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- pulse
- distance
- measured
- frequency
- cable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/026—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring length of cable, band or the like, which has been paid out, e.g. from a reel
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
- G01S13/76—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Sistema multipulso de medida de distancias y longitud de cables.Multi-pulse distance measurement system and cable length
El sistema propuesto en la presente invención se basa en la repetición múltiple de una señal pulsada que permite medir distancias y longitudes de cables sin necesidad de contacto con los mismos, con precisión de milímetros, con rangos que van desde decímetros hasta varios kilómetros dependiendo de los tiempos empleados en la repetición de los pulsos.The system proposed in the present invention will be based on multiple repetition of a pulsed signal that allows measure distances and cable lengths without contact with them, with millimeters precision, with ranges that go from decimeters to several kilometers depending on the times used in the repetition of the pulses.
A ambos extremos de la distancia a medir se encuentra una electrónica encargada de repetir y reenviar de vuelta el pulso hacia el otro extremo. Dicha electrónica se basa en un monoestable de precisión que cada vez que recibe un pulso genera un nuevo pulso con un retardo preestablecido permitiendo el cómputo de la longitud a medir.At both ends of the distance to be measured is find an electronics responsible for repeating and forwarding back the pulse to the other end. This electronics is based on a monostable precision that every time you receive a pulse generates a new pulse with a preset delay allowing the computation of The length to measure.
Description
Sistema multipulso de medida de distancias y longitud de cables.Multi-pulse distance measurement system and cable length
Instrumentación electrónica, dispositivos electrónicos de medida de parámetros físicos, sensores y transductores electrónicos.Electronic instrumentation, devices electronic measurement of physical parameters, sensors and electronic transducers
En la actualidad la medida de distancias sin contactos se hace básicamente mediante la medida del tiempo de vuelo, tiempo que tarda una onda en viajar entre los extremos de la distancia a medir. El tiempo de vuelo es proporcional a la distancia a medir, de tal forma que d = t x v, donde d es la distancia a medir, t el tiempo empleado por la onda en llegar de un extremo a otro de la distancia a medir y v la velocidad de propagación de la onda entre los extremos a medir.At present the measurement of distances without contacts is basically made by measuring the time of flight, the time it takes for a wave to travel between the extremes of the distance to measure. The flight time is proportional to the distance to be measured, so that d = t x v, where d is the distance a measure, t the time taken by the wave to reach from one end to another of the distance to be measured and v the propagation speed of the wave between the ends to be measured.
Dependiendo del tipo de onda, los dispositivos se pueden calificar en: ultrasonidos también denominados sonar, que utilizan ondas acústicas, láser, que utilizan la luz y dispositivos de radio frecuencia, cuando se emplea una onda electromagnética.Depending on the type of wave, the devices can be qualified in: sonar ultrasounds, which They use sound waves, lasers, which use light and devices radio frequency, when an electromagnetic wave is used.
Por otro lado se clasifican atendiendo a la distancia a medir, la precisión necesaria, según la medida sea en interior o exterior y el coste permitido se utiliza una u otra tecnología.On the other hand they are classified according to the distance to be measured, the necessary precision, depending on the measurement in indoor or outdoor and the allowed cost is used one or the other technology.
Para medida de distancias inferiores a 10 metros con precisiones de milímetros hasta centímetros y bajo coste los ultrasonidos o sonar es la tecnología más usada.For measuring distances less than 10 meters with millimeters to centimeters accuracy and low cost Ultrasound or sonar is the most used technology.
Cuando se requiere precisiones submilimétricas y distancias desde milímetros hasta decenas de metros el láser suele ser la tecnología utilizada. El coste depende mucho del rango y la precisión deseada. Cuando el haz del láser hace barridos, para detectar distancias desde un punto a diferentes puntos del entorno, el dispositivo se denomina "range finder". Este dispositivo es muy utilizado por robots o vehículos autónomos de navegación para detectar posibles obstáculos en el camino. Dada la complejidad técnica de los range finders su coste suele ser elevado.When submillimeter accuracies are required and distances from millimeters to tens of meters the laser usually Be the technology used. The cost depends a lot on the range and the desired accuracy When the laser beam sweeps, it stops detect distances from one point to different points in the environment, the device is called "range finder". This device is widely used by robots or autonomous navigation vehicles for Detect possible obstacles along the way. Given the complexity range finders technique cost is usually high.
Para medidas desde decenas de metros hasta varios kilómetros y normalmente con baja precisión los dispositivos de radio frecuencia son los utilizados, denominados RADAR en la mayoría de los casos.For measurements from tens of meters to several kilometers and usually with low precision devices Radio frequency are those used, called RADAR in the Most cases
La medida de distancia está estrechamente relacionada con los sistemas de localización, dado que midiendo dos o más distancias en las que hay un punto común es posible detectar la posición o localización de ese punto común.The distance measurement is closely related to location systems, since measuring two or more distances where there is a common point it is possible to detect the position or location of that common point.
Los principales métodos para sistemas de localización son:The main methods for systems Location are:
- 1.one.
- TOA (Time of Arrival) o Tiempo de llegada, basado en enviar un pulso desde el punto a localizar y ver el tiempo que tarda en llegar la respuesta desde 2 o más estaciones repetidoras, por triangulación se calcula la posición con baja precisión (decenas de metros). La red de telefonía móvil utiliza este sistema para localización.TOA (Time of Arrival) or Arrival Time, based on send a pulse from the point to be located and see how long it takes in getting the answer from 2 or more repeater stations, by triangulation position is calculated with low accuracy (tens of meters). The mobile phone network uses this system to location.
- 2.2.
- TDOA (Time Difference on Arrival) o Diferencia de tiempos de llegada, se basa en enviar una señal desde el móvil y ver la diferencia de tiempos con la que llega a diferentes estaciones base.TDOA (Time Difference on Arrival) or Difference of arrival times, is based on sending a signal from the mobile and see the time difference with which it reaches different stations base.
- 3.3.
- AOA (Angle of Arrival) o Ángulo de llegada. Se basa en detectar el ángulo de llegada al punto común desde varias estaciones base, por triangulación se detecta la posición.AOA (Angle of Arrival) or Angle of Arrival. Is based in detecting the angle of arrival at the common point from several base stations, triangulation detects the position.
- 4.Four.
- RSSI Received Signal Strength Indicador o Potencia de la señal recibida, este sistema se basa en que a la señal captada por un receptor RF disminuye con el cuadrado de la distancia entre emisor y receptor, este método es poco preciso debido a que cambios atmosféricos pueden también atenuar la señal de radio frecuencia además de los rebotes que la señal tiene entre emisión y recepción pueden atenuar o amplificar la señal recibida dependiendo de que la señal directa y la reflejada pueda estar o no en fase.RSSI Received Signal Strength Indicator or Power of the received signal, this system is based on that to the captured signal by an RF receiver decreases with the square of the distance between sender and receiver, this method is not accurate because changes atmospheric can also attenuate the radio frequency signal in addition to the bounces that the signal has between transmission and reception they can attenuate or amplify the received signal depending on the direct and reflected signal may or may not be in phase.
Existen también técnicas basadas en la combinación de 2 o más de los métodos descritos anteriormente.There are also techniques based on combination of 2 or more of the methods described above.
Tanto en TOA como en TDOA el tiempo de vuelo esta detrás del sistema de localización.Both the TOA and TDOA flight time It is behind the location system.
Siempre que se habla de localización en exterior se ha de mencionar el sistema GPS Global Positioning System, sistema basado en el TDOA donde las estaciones base son satélites artificiales geoestacionarios desarrollados por el gobierno de Estados Unidos, la alternativa Rusa se denomina GLONASS y la europea GALILEO. Los sistemas GPS han tenido una gran aceptación en el mercado en los últimos años por lo que su precio ha descendido considerablemente cuando se trabaja con precisiones de varios metros, encontrándose GPS en el mercado a precios relativamente bajos.Whenever you talk about outdoor location the GPS Global Positioning System, system TDOA based where the base stations are satellites artificial geostationary developed by the government of United States, the Russian alternative is called GLONASS and the European GALILEO. GPS systems have had great acceptance in the market in recent years so its price has fallen considerably when working with various accuracies meters, finding GPS in the market at relatively low prices low.
El sistema propuesto en la presente invención se basa en la repetición múltiple de una señal pulsada que permite medir distancias y longitudes de cables con precisión de milímetros con rangos que van desde decímetros hasta varios kilómetros dependiendo de los tiempos empleados en la repetición de los pulsos, (ver figuras 2 y 3). Pudiendo emplearse también para la determinación de la posición de móviles (robots o similares), señales radiadas, medidas de cables.The system proposed in the present invention will be based on multiple repetition of a pulsed signal that allows measure distances and cable lengths with millimeters accuracy with ranges ranging from decimeters to several kilometers depending on the times used in the repetition of the pulses, (see figures 2 and 3). It can also be used for mobile position determination (robots or similar), radiated signals, cable measurements.
En concreto para el cálculo de la distancia o longitud de cables se pude utilizar cualquier medio de transmisión siempre que un pulso se pueda repetir entre los extremos a medir y ser enviado simultáneamente en ambos sentidos.Specifically for the calculation of distance or Cable length can be used any means of transmission provided that a pulse can be repeated between the ends to be measured and be sent simultaneously both ways.
Son conocidos diversos desarrollos para la medida de distancias mediante la repetición de pulsos.Various developments are known for the Measurement of distances by repeating pulses.
El documento US4269506 divulga un aparato para medir la influencia de parámetros físicos en la longitud de un camino. La patente GB591041 muestra un método y sistema de radio navegación por emisión de pulsos de RF.Document US4269506 discloses an apparatus for measure the influence of physical parameters on the length of a road. The GB591041 patent shows a radio method and system RF pulse emission navigation.
Al mismo tiempo, los desarrollos descritos en los documentos GB593151 y GB539952 describen un sistema de medida de intervalos de tiempo de radio y un método para medir la distancia entre dos puntos en el espacio por medio de reflexión de ondas, respectivamente, basados en la determinación del tiempo de vuelo. En el sistema aquí propuesto no se mide el tiempo de vuelo, por el contrario, se basa en generar y medir una frecuencia a través de la repetición sin fin de un pulso eléctrico que se envía entre los extremos de la distancia o longitud del cable a medir.At the same time, the developments described in GB593151 and GB539952 describe a measurement system of radio time intervals and a method of measuring distance between two points in space through reflection of waves, respectively, based on the determination of flight time. In the system proposed here does not measure the flight time, by On the contrary, it is based on generating and measuring a frequency through the Endless repetition of an electric pulse that is sent between ends of the distance or length of the cable to be measured.
Entre los sistemas divulgados para la medida de distancias se puede destacar también un método y aparato para medir de forma precisa la longitud usando la técnica de reflectometría de dominio de tiempo (EP0336025), en el cual un generador de señal entrega un pulso en una línea de transmisión electromagnética a lo largo del cual se mueve un blanco adaptado para producir una reflexión parcial de la señal en la posición a lo largo de la línea en la cual se localice. Un dispositivo biestable detecta la señal reflejada, que junto con medios de procesado proporciona una medida precisa de la longitud de la línea de transmisión entre su extremo de entrada y el blanco.Among the systems disclosed for the measurement of distances you can also highlight a method and device to measure precisely the length using the reflectometry technique of time domain (EP0336025), in which a signal generator delivers a pulse on an electromagnetic transmission line at along which moves a target adapted to produce a partial reflection of the signal at the position along the line in which it is located. A flip-flop device detects the signal reflected, which together with processing means provides a measure precise of the length of the transmission line between its end Input and white.
Este dispositivo que trabaja con un único pulso, midiendo el tiempo de vuelo en un cable o línea de transmisión, necesita medir tiempos en el rango de los picosegundos. Sin embargo, nuestro sistema trabaja con un pulso que se repite indefinidamente entre los extremos de la distancia o cable a medir generando frecuencias principalmente entre 1 y 1000 KHz dependiendo del rango a medir y del tiempo empleado en la repetición de los pulsos. Estas frecuencias se corresponden con periodos de entre 1 y 1000 microsegundos, tiempos varios órdenes de magnitud superiores a los que necesita el dispositivo propuesto en la patente EP0336025. El medir tiempos inmensamente mayores simplifica enormemente el diseño del circuito para el que se requieren en este caso componentes electrónicos de uso común, rebajando así considerablemente el coste del dispositivo.This device that works with a single pulse, measuring the flight time on a cable or transmission line, You need to measure times in the PS range. But nevertheless, our system works with a pulse that repeats indefinitely between the ends of the distance or cable to be measured generating frequencies mainly between 1 and 1000 KHz depending on the range to be measured and the time taken in the repetition of the pulses. These frequencies correspond to periods between 1 and 1000 microseconds, times several orders of magnitude greater than that the device proposed in patent EP0336025 needs. He measuring immensely longer times greatly simplifies the design of the circuit for which components are required in this case common electronic devices, thus reducing the cost considerably Of the device.
Por otro lado, existe una descripción recogida
en el documento CN1598616 también publicado como
WO2005031258, próximo en el estado de la técnica, y que se basa en
la determinación del periodo de la oscilación, al mismo tiempo el
pulso siguiente se emite después de la recepción del pulso
reflejado.On the other hand, there is a description included in document CN1598616 also published as
WO2005031258, close to the state of the art, and which is based on the determination of the period of the oscillation, at the same time the following pulse is emitted after the reception of the reflected pulse.
Además, en nuestro caso, se aporta un desarrollo basado en la frecuencia, siendo la emisión de pulsos electrónicos y continuos, mientras que en el sistema descrito en CN1598616 los pulsos son ópticos para lo que se requiere la utilización de espejos para la repetición de los pulsos.In addition, in our case, a development is provided based on frequency, being the emission of electronic pulses and continuous, while in the system described in CN1598616 the pulses are optical for which the use of mirrors is required for the repetition of the pulses.
Por otro lado, el rango de medidas de la patente CN1598616 es de 150 m y con resolución 15 mm ambos prefijados por la electrónica utilizada. En nuestro caso rango y resolución son ajustables mediante el retardo en los repetidores.On the other hand, the range of patent measures CN1598616 is 150 m and with resolution 15 mm both prefixed by the used electronics In our case, range and resolution are adjustable by repeater delay.
Adicionalmente, la electrónica para la repetición de pulsos descrita en el presente documento se basa en el empleo de monoestables mientras que en el documento CN1598616 se precisa un MC10131, un dual master-slave type D flip-flop.Additionally, electronics for Pulse repetition described herein is based on the use of monostable while in document CN1598616 requires an MC10131, a dual master-slave type D flip-flop
Finalmente, y a modo de resumen, la principal diferencia entre nuestra invención y la citada, radica en que nuestro dispositivo juega con el retardo ajustable por el usuario para la repetición de los pulsos. Mediante este ajuste de los retardos se fija el rango de frecuencias de trabajo y la resolución en la medida.Finally, and as a summary, the main difference between our invention and the aforementioned, is that Our device plays with user adjustable delay for the repetition of the pulses. By this adjustment of the delays set the working frequency range and resolution as far.
El sistema propuesto se basa en la repetición continuada de un pulso eléctrico que se propaga a través de la distancia a medir en ambos sentidos (figura 1). A ambos extremos de la distancia a medir se encuentra una electrónica encargada de repetir y reenviar de vuelta el pulso hacia el otro extremo. Dicha electrónica se basa en un monoestable de precisión que cada vez que se recibe un pulso genera un nuevo pulso con un retardo preestablecido (T_{R} en Figura 1). Supuesta una distancia cero a medir, los dos extremos están superpuestos, el tiempo empleado por el pulso en realizar un ciclo o periodo será de:The proposed system is based on repetition continued from an electrical pulse that propagates through the distance to be measured in both directions (figure 1). At both ends of the distance to be measured is an electronics in charge of Repeat and forward the pulse back to the other end. Bliss electronics is based on a monostable precision that every time a pulse is received generates a new pulse with a delay preset (T_ {R} in Figure 1). Assume a zero distance to measure, the two extremes are superimposed, the time taken by The pulse to perform a cycle or period will be:
T = 2T_{R}T = 2T_ {R}
\newpage\ newpage
Dado que en ambos extremos se introduce el mismo retardo T_{R}. Si los dos extremos están separados una distancia d el tiempo empleado por el pulso en realizar un ciclo será de:Since at both ends the same delay T_ {R} is introduced. If the two ends are separated a distance d the time taken by the pulse to perform a cycle will be:
T = 2T_{R} + 2T_{V} = 2(T_{R} + T_{V})T = 2T_ {R} + 2T_ {V} = 2 (T_ {R} + TV})
Donde T_{V} es el tiempo de vuelo o tiempo empleado por la onda-pulso en viajar de un extremo a otro de la distancia a medir, desde el Terminal 1 al Terminal 2 ida y vuelta véase figura 1. Dado que la velocidad de propagación es constante tendremos que:Where T_ {V} is the flight time or time used by the pulse-wave to travel from one end to another of the distance to be measured, from Terminal 1 to Terminal 2 one way and back see figure 1. Since the propagation speed is constant we will have to:
siendo d la distancia a medir y v la velocidad de propagación. Dado que el pulso se repite indefinidamente en ambos extremos, dicha repetición genera una frecuencia f que se puede expresar como la inversa del periodo T previamente definido así se tiene que:where d is the distance to be measured and v The speed of propagation. Since the pulse is repeated indefinitely at both ends, such repetition generates a frequency f that can be expressed as the inverse of period T previously defined so you have that:
La adecuada selección del tiempo de repetición o retardo, idéntico en ambos extremos, permite fijar la frecuencia máxima y mínima para un determinado rango de distancias d a medir. Por otro lado la resolución y precisión de la medida está directamente relacionada con la variación de la frecuencia versus la variación de la distancia, matemáticamente \Deltaf/\Deltad. Esta relación varía significativamente con el tiempo de retardo T_{R} escogido. En la figura 2 se observa como tanto f como \Deltaf decrecen de forma brusca y no lineal con el aumento de la distancia d a medir, (obsérvese que el eje "y" en la figura 2 es logarítmico). El tiempo de retardo T_{R} más adecuado dependerá del rango de distancias a medir así como de la resolución y precisión necesaria en la medida de "d". En la figura 2 se puede observar que la resolución y precisión aumentan al reducir el tiempo de retardo T_{R}, pero dicha reducción tiene el inconveniente de aumentar considerablemente las frecuencias a medir lo cual dependiendo del rango puede complicar la electrónica.The appropriate selection of the repetition or delay time, identical at both ends, allows to set the maximum and minimum frequency for a given range of distances to be measured. On the other hand the resolution and precision of the measurement is directly related to the variation of the frequency versus the variation of the distance, mathematically \ Deltaf / \ Deltad. This relationship varies significantly with the delay time T_ {R} chosen. In figure 2 it is observed how both f and Δf decrease sharply and non-linearly with the increase of the distance to be measured, (note that the axis "y" in figure 2 is logarithmic). The most appropriate delay time T_ {R} will depend on the range of distances to be measured as well as the resolution and accuracy required in the measure of "d". In Figure 2 it can be seen that the resolution and accuracy increase when reducing the delay time T_R, but said reduction has the disadvantage of considerably increasing the frequencies to be measured which depending on the range can complicate the electronics.
En la siguiente tabla se muestran las variaciones de la frecuencia medida f para diferentes tiempos de retardo TR, f0 es la frecuencia detectada para distancia 0, f1Km es la frecuencia detectada para d = 1 Km, \Deltaf0 es la variación de la frecuencia detectada entre 0 y 1 metro de distancia a medir d., y finalmente \Deltaf1Km es variación de la frecuencia por metro entre 1000 y 1001 metros de distancia d.The following table shows the variations of the measured frequency f for different times of TR delay, f0 is the frequency detected for distance 0, f1Km is the frequency detected for d = 1 Km, Δf0 is the variation of the frequency detected between 0 and 1 meter of distance to measure d., and finally Δf1Km is frequency variation per meter between 1000 and 1001 meters away d.
Figura 1: Se muestra una estructura de bloques del dispositivo donde se aprecian los dos terminales: Terminal 1 y Terminal 2 que representan los extremos de la distancia a medir o los extremos del cable cuya longitud se quiere medir, en esta figura aparecen también los tiempos empleados por la señal o pulso en su repetición sin fin entre los terminales. Estos tiempos son dos: T_{V} o tiempo de vuelo, tiempo empleado por el pulso en viajar de uno a otro terminal y T_{R} tiempo empleado por el pulso en ser repetido en cada terminal.Figure 1: A block structure is shown of the device where the two terminals are appreciated: Terminal 1 and Terminal 2 representing the extremes of the distance to be measured or the ends of the cable whose length you want to measure, in this figure also appear the times used by the signal or pulse in your Endless repetition between terminals. These times are two: T_ {V} or flight time, time taken by the pulse to travel from to each other terminal and T_ {R} time taken by the pulse to be repeated in each terminal.
Figura 2: Gráfica donde se observa como varía la frecuencia generada dependiendo de la distancia a medir y del tiempo de repetición T_{R} empleado para repetir el pulso en cada extremo o terminal.Figure 2: Graph showing how the frequency generated depending on the distance to be measured and the time T_ {R} used to repeat the pulse at each end or terminal
Figura 3: Gráfica que muestra los decrementos en la frecuencia generada por incrementos en 1 metro de la distancia a medir. Estos decrementos de la frecuencia están directamente relacionados con la resolución de la medida pues mayores cambios en la frecuencia a medir por metro de incremento en la distancia, implica mayor capacidad de resolver en la resolución de la distancia a medir. Al igual que en la Figura 2 se muestran los decrementos en la frecuencia para diferentes tiempos de repetición T_{R}.Figure 3: Graph showing the decreases in the frequency generated by increments in 1 meter of the distance to to size. These frequency decreases are directly related to the resolution of the measure as major changes in the frequency to be measured per meter of increase in distance, it implies greater capacity to solve in the resolution of the distance to measure. As in Figure 2, the decrements are shown in the frequency for different repetition times T_ {R}.
Se plantea un ejemplo para la medición de longitudes de cables que se puede implementar mediante un microcontrolador con un reloj externo funcionando a 20 MHz. Las principales tareas del microcontrolador son:An example for the measurement of cable lengths that can be implemented through a microcontroller with an external clock running at 20 MHz. The main tasks of the microcontroller are:
- 1one
- Generar el primer pulso que se envía desde el Terminal 1 al Terminal 2.Generate the first pulse that is sent from the Terminal 1 to Terminal 2.
- 22
- Detectar la frecuencia f generada usando un contador de pulsos interno del microcontrolador.Detect the frequency f generated using a counter of internal pulses of the microcontroller.
- 33
- Convertir la frecuencia f medida en distancia d mediante la ecuación 1.Convert the frequency f measured into distance d by equation 1.
Además del microcontrolador mencionado, se necesita incorporar un monoestable en cada terminal para repetir los pulsos y una pareja de emisor y receptor de radiofrecuencia, o transceiver disponibles en le mercado a través de fabricantes como Easy radio, Rfsolutions, Radiometrix, Aurel u otros.In addition to the microcontroller mentioned, it you need to incorporate a monostable in each terminal to repeat the pulses and a radio frequency transmitter and receiver pair, or transceiver available in the market through manufacturers such as Easy radio, Rfsolutions, Radiometrix, Aurel or others.
Cuando se utiliza el sistema para la medida de longitud de cables, los pulsos se envían directamente a través del cable cuya longitud se quiere medir no utilizándose en este caso equipos de radio frecuencia. Para la medida de longitud de cables se hacer una sencilla calibración consistente en medir la velocidad de transmisión del pulso a través del cable, v en la última de las ecuaciones anteriores. Basta con observar la frecuencia generada para un cable cuya longitud es conocida y hallar v según la citada ecuación.When the system is used for measuring cable length, the pulses are sent directly through the cable whose length you want to measure not being used in this case radio frequency equipment. For the measurement of cable length, make a simple calibration consisting of measuring the speed of transmission of the pulse through the cable, v in the last of the previous equations. Just look at the frequency generated for a cable whose length is known and find v according to the aforementioned equation.
Dependiendo del rango de distancias o longitud de cables a medir y según la precisión y resolución requerida en la medida, se ajusta el tiempo de repetición TR, de esta forma para aumentar la precisión y resolución se ha de disminuir TR al tiempo que se ha de tener en cuenta también la variación de la frecuencia en el rango de medidas.Depending on the range of distances or length of cables to be measured and according to the precision and resolution required in the measurement, the repetition time TR is adjusted, in this way to increase the accuracy and resolution has to decrease TR at the same time that the frequency variation must also be taken into account in the range of measurements.
De esta forma para distancias de decenas de metros (rango de 10 a 100 m) se recomienda un TR = 1 \muS para lo que se obtiene una precisión de \pm 1 mm. Para rangos mayores por ejemplo entre 500 m y 1 KM se recomienda un TR = 10 \muS para lo que se obtiene una precisión de \pm 10 cm.In this way for distances of tens of meters (range of 10 to 100 m) a TR = 1 µS is recommended for that an accuracy of ± 1 mm is obtained. For larger ranges by example between 500 m and 1 KM a TR = 10 µS is recommended for that an accuracy of ± 10 cm is obtained.
Para evitar interferencias entre los dos caminos recorridos por el pulso, del terminal 1 al 2 y del terminal 2 al 1, se escogen dos frecuencias diferentes de portadora de radio frecuencia. No obstante, dado que se trata de un ejemplo para medir longitudes de cables no son necesarios lo módulos de radio, siendo en este caso necesaria una sencilla calibración del sistema para detectar la velocidad de propagación de la onda en el cable.To avoid interference between the two paths covered by the pulse, from terminal 1 to 2 and from terminal 2 to 1, two different radio carrier frequencies are chosen frequency. However, since this is an example to measure cable lengths are not necessary radio modules, being in this case a simple system calibration is necessary to detect the speed of propagation of the wave in the cable.
De esta forma se consigue un sistema fiable, preciso y económico para la medida de longitud de cables.In this way a reliable system is achieved, Precise and economical for the measurement of cable length.
Si se desean medir distancias simplemente debería añadirse los módulos de radio.If you want to measure distances simply Radio modules should be added.
Claims (1)
- A) TO)
- Hacer circular de forma continuada un único pulso de naturaleza electro-magnética, óptica, ultrasónica o similar, que permita ser transmitido entre los extremos del cable o distancia a medir.Continuously circulate a single pulse of electro-magnetic, optical, ultrasonic or similar, that allows to be transmitted between the ends of the cable or distance to measure.
- B) B)
- Repetición con un retardo controlado y de forma continuada del pulso para generar, en la mayoría de los casos, una frecuencia en el rango de kilohercios, medible en cualquiera de los extremos del cable o la distancia a medir.Repeat with a controlled and form delay Continuous pulse to generate, in most cases, a frequency in the kilohertz range, measurable in any of the cable ends or distance to be measured.
- C) C)
- Control del tiempo que tarda en repetirse el pulso en cada extremo para fijar el rango de frecuencias generadas y la resolución más adecuada a cada situación. La relación entre la frecuencia generada f, el tiempo de retardo fijado arbitrariamente por el usuario en cada extremo T_{R}, la distancia a medir d y la velocidad de propagación de la onda \nu, se describe mediante la ecuación siguiente:Control of the time it takes to repeat the pulse at each end to set the range of frequencies generated and the resolution most appropriate to each situation. The relationship between the generated frequency f , the delay time arbitrarily set by the user at each end T R, the distance to be measured d and the propagation speed of the wave ν, is described by the following equation:
- D) D)
- Variación no lineal de la frecuencia generada con la distancia a medir según la ecuación siguiente.Nonlinear variation of the frequency generated with the distance to be measured according to the following equation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200802693A ES2338512B2 (en) | 2008-09-17 | 2008-09-17 | MULTIPULSE SYSTEM FOR DISTANCE MEASUREMENT AND CABLE LENGTH. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200802693A ES2338512B2 (en) | 2008-09-17 | 2008-09-17 | MULTIPULSE SYSTEM FOR DISTANCE MEASUREMENT AND CABLE LENGTH. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2338512A1 ES2338512A1 (en) | 2010-05-07 |
ES2338512B2 true ES2338512B2 (en) | 2012-03-05 |
Family
ID=42173095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES200802693A Active ES2338512B2 (en) | 2008-09-17 | 2008-09-17 | MULTIPULSE SYSTEM FOR DISTANCE MEASUREMENT AND CABLE LENGTH. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2338512B2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2938202A (en) * | 1955-05-03 | 1960-05-24 | Motorola Inc | Distance measuring apparatus |
EP0098160A1 (en) * | 1982-06-29 | 1984-01-11 | Decca Limited | Method and apparatus for measuring distance |
-
2008
- 2008-09-17 ES ES200802693A patent/ES2338512B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2938202A (en) * | 1955-05-03 | 1960-05-24 | Motorola Inc | Distance measuring apparatus |
EP0098160A1 (en) * | 1982-06-29 | 1984-01-11 | Decca Limited | Method and apparatus for measuring distance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2338512A1 (en) | 2010-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2432581C1 (en) | Method to locate radio centre, system of radio centre location and unit of data processing | |
EP1334465B1 (en) | Remote attitude and position indicating system | |
WO2017149526A3 (en) | A method and apparatus for cooperative usage of multiple distance meters | |
CN109073740A (en) | Ranging and object positioning system and its application method | |
US4103278A (en) | Obstacle detecting apparatus using ultrasonic waves | |
JPH02102477A (en) | Ultrasonic ranging device | |
KR20120059919A (en) | Towing tank using ultrasonic measurement of ice thickness measurement system and method | |
US11550018B2 (en) | Positioning system and positioning method | |
US7362655B1 (en) | Time-synchronous acoustic signal ranging system and method | |
CN103837856A (en) | Extended angular resolution of sensor arrays using secondary echoes | |
ES2338512B2 (en) | MULTIPULSE SYSTEM FOR DISTANCE MEASUREMENT AND CABLE LENGTH. | |
RU2614854C2 (en) | Method of measuring depth and echo sounder therefor | |
JP3484995B2 (en) | Instantaneous passive distance measuring device | |
KR100979286B1 (en) | Apparatus and method for detecting distance and orientation between objects under water | |
RU153990U1 (en) | ACOUSTIC ANEMOMETER | |
RU2545065C2 (en) | Method to measure acoustic speed in water | |
CN107144245B (en) | Height measuring system and height measuring method | |
US8547798B2 (en) | Micropositioning apparatus | |
CN105403880B (en) | A kind of system and method measuring distance | |
JP2016161363A (en) | Optical coordinate measurement device | |
RU2319116C1 (en) | Device for measuring vertical distribution of sound speed in liquid substances | |
Khyam et al. | High precision ultrasonic positioning using a robust optimization approach | |
RU2759199C1 (en) | Method for measuring object motion parametrs by an active locator | |
RU2510882C1 (en) | Device for determining ionosphere altitude in scanned area | |
JPH0635963B2 (en) | Method and apparatus for measuring atmospheric temperature and humidity using wave propagation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100507 Kind code of ref document: A1 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2338512 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20120305 |