專利名稱：檢測(cè)位置的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)物體位置的裝置該物體可以沿預(yù)定路徑移動(dòng)。該裝置可用于控制電梯轎廂(lift cage)或類似物的位置并因此根據(jù)樓層確保其在預(yù)定的位置停止。
歐洲專利0 694 792公開了該類型的一種用于檢測(cè)可移動(dòng)物體位置的裝置該裝置具有聲信號(hào)波導(dǎo)和一種把聲信號(hào)耦合到聲信號(hào)波導(dǎo)的信號(hào)輸入耦合器，該聲信號(hào)波導(dǎo)沿傳輸路徑延伸并具有預(yù)定、均勻的聲音傳播速度，該信號(hào)輸入耦合器連接到信號(hào)發(fā)生器并位于可移動(dòng)物體上。在這種情況下，信號(hào)輸出耦合器安排在該聲信號(hào)波導(dǎo)的兩端并且每個(gè)信號(hào)輸出耦合器都各連到一計(jì)數(shù)器，這兩個(gè)計(jì)數(shù)器由時(shí)鐘發(fā)生器定時(shí)并連接到相關(guān)于兩個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)的減法器?？梢杂汕笾祮卧幚頊p法器的輸出信號(hào)以形成表示傳輸路徑上可移動(dòng)物體的瞬時(shí)位置的信號(hào)，減法器的輸出信號(hào)作為來(lái)自一點(diǎn)的聲音信號(hào)耦合的傳播時(shí)間差的測(cè)量值，在該點(diǎn)聲音信號(hào)耦合到信號(hào)輸出耦合器。信號(hào)輸入耦合器以大于聲音從傳輸路徑的一端到另一端的傳播時(shí)間的信號(hào)空間(signal spacing)操作。但是在傳輸路徑非常長(zhǎng)的情況下，諸如出現(xiàn)在多層建筑物的電梯(lift)中，電梯經(jīng)常以高速運(yùn)行，但可以實(shí)現(xiàn)的距離分辨率是不夠的。
本發(fā)明的目的是提供一種檢測(cè)物體位置的裝置，該物體可以沿預(yù)定路徑移動(dòng)通過(guò)該裝置可以簡(jiǎn)單和精確地監(jiān)視在很長(zhǎng)的傳輸路徑上可移動(dòng)的物體的位置。
一種根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)沿預(yù)定傳輸路徑可以移動(dòng)的物體位置的裝置包括聲信號(hào)波導(dǎo)(acoustic signal waveguide)，該聲信號(hào)波導(dǎo)沿傳輸路徑延伸并具有預(yù)定、均勻的聲音傳播速度；位于可移動(dòng)物體上的信號(hào)輸入耦合器，用于把定時(shí)的聲信號(hào)耦合到聲信號(hào)波導(dǎo)，至少一個(gè)安排在聲信號(hào)波導(dǎo)的一端并連接到求值單元的信號(hào)輸出耦合器，該求值單元用于確定來(lái)自一個(gè)位置的聲信號(hào)的傳播時(shí)間在該位置聲信號(hào)耦合到至少一個(gè)信號(hào)輸出耦合器和用于產(chǎn)生表示傳輸路徑上可移動(dòng)物體瞬時(shí)位置的信號(hào)，其中該信號(hào)輸入耦合器耦合作為聲信號(hào)的同步脈沖和其間大量的附加脈沖，該同步脈沖的時(shí)鐘周期大于從傳輸路徑的一端到另一端的聲音傳播時(shí)間。
從下面的說(shuō)明和權(quán)利要求的描述中本發(fā)明的其它目的、實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。
參照


優(yōu)選的實(shí)施例將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明示意的用于檢測(cè)位置的裝置；圖2表示涉及來(lái)自圖1裝置的信號(hào)的時(shí)序圖。
現(xiàn)在說(shuō)明可專門用于檢測(cè)電梯位置的用于檢測(cè)位置的裝置，該裝置包括例如鋼軌或特別是金屬線的聲信號(hào)波導(dǎo)1沿預(yù)定傳輸路徑延伸，例如電梯轎廂(lift cage)的可移動(dòng)物體2可以沿該傳輸路徑往返移動(dòng)。具有預(yù)定、均勻的聲音傳播速度的聲信號(hào)波導(dǎo)1在兩端以制動(dòng)方式被夾持和固定在制動(dòng)的夾持裝置或固定器(damping clamping mean or holder)中。
可移動(dòng)物體2攜帶信號(hào)輸入耦合器4，該耦合器4經(jīng)信號(hào)匹配電路4’連接到例如是振蕩器的信號(hào)發(fā)生器5。特別是電感操作的信號(hào)輸入耦合器4把包括從信號(hào)發(fā)生器5周期接收的同步脈沖S的聲信號(hào)耦合到聲信號(hào)波導(dǎo)1。同步脈沖S具有的時(shí)鐘周期大于聲信號(hào)從聲信號(hào)波導(dǎo)1的一端到另一端的傳播持續(xù)時(shí)間。
另外，信號(hào)輸入耦合器4還耦合附加脈沖M，特別是在同步脈沖S的每個(gè)時(shí)鐘周期期間的大量的附加脈沖M。附加脈沖M的時(shí)鐘周期是沿傳輸路徑方向?qū)崿F(xiàn)例如用于剎車(braking)和移動(dòng)物體2到準(zhǔn)確位置所需的距離分辨率。
標(biāo)記同步脈沖S，以使其在求值期間可以區(qū)別于附加脈沖M?？梢赃@樣進(jìn)行該標(biāo)記(marking)，例如通過(guò)其時(shí)鐘周期是附加脈沖M時(shí)鐘周期的適當(dāng)倍數(shù)，和另外通過(guò)其相對(duì)于附加脈沖M的隨時(shí)間推移的偏移，例如，參照?qǐng)D2第一行由信號(hào)發(fā)生器5產(chǎn)生的脈沖串的一半時(shí)鐘周期。然后，每種情況下預(yù)定數(shù)目的附加脈沖M跟隨同步脈沖S。
但是，也可以用其它任何方式進(jìn)行該標(biāo)記，由此同步脈沖S可以通過(guò)調(diào)制脈沖寬度、脈沖高度等以區(qū)別于附加脈沖M。
要耦合的同步和附加脈沖S、M可以是例如單脈沖或脈沖串、或周期頻移的短電磁脈沖(shore electromagnetic pulse)。
每種情況下，信號(hào)輸出耦合器6被安排在聲信號(hào)波導(dǎo)1的兩端。該信號(hào)輸出耦合器最好是壓電信號(hào)(piezoelectric signal)輸出耦合器，但也可以使用電感或電容操作的信號(hào)輸出耦合器。
每個(gè)信號(hào)輸出耦合器6連接到信號(hào)匹配電路7，每種情況下信號(hào)匹配電路7的輸出線通向計(jì)數(shù)器8。由作為振蕩器的時(shí)鐘發(fā)生器9為兩個(gè)計(jì)數(shù)器8定時(shí)。時(shí)鐘發(fā)生器9的時(shí)鐘周期明顯低于聲音從聲信號(hào)波導(dǎo)1的一端到另一端的傳播時(shí)間，并根據(jù)期望的路徑測(cè)量分辨率(measurement-path resolution)被選擇。兩個(gè)計(jì)數(shù)器8的輸出饋送到減法器10，減法器10形成兩個(gè)計(jì)數(shù)器8的輸出信號(hào)間的差值，并把其饋送到例如微處理器的求值單元11，在求值單元(evaluation unit)11中減法器10的輸出信號(hào)被求值。
同步脈沖S用于向求值單元11表示下一對(duì)附加脈沖屬于彼此相關(guān)，即第n個(gè)也就是說(shuō)第1、第2、第3等等，附加脈沖M在各同步脈沖S之后不同的時(shí)間Ta和Tb到達(dá)兩個(gè)信號(hào)輸出耦合器6(圖2標(biāo)為A和B)，以使求值單元11可以檢測(cè)或確定相關(guān)附加脈沖M之間的相關(guān)絕對(duì)時(shí)間差Ta-Tb＝ΔT，和因此物體2的位置。
關(guān)于附加信號(hào)M主要是為了實(shí)現(xiàn)檢測(cè)位置的求值，但是在這點(diǎn)上也可以求值同步脈沖S，尤其首先是并不排除當(dāng)特別標(biāo)記不同的第m個(gè)附加脈沖以便以這種方式用作同步脈沖S時(shí)。
如果可移動(dòng)物體2位于兩個(gè)信號(hào)輸出耦合器6之間的中心，則兩個(gè)計(jì)數(shù)器8的輸出相等并且它們的差為零。如果物體2(在垂直路徑的情況下)在中心之上，則連接到上面的信號(hào)輸出耦合器6的計(jì)數(shù)器8的輸出小于另一個(gè)的輸出。由減法器10確定的在聲信號(hào)波導(dǎo)1中相關(guān)附加脈沖的傳播時(shí)間差和聲信號(hào)波導(dǎo)的已知聲速給出了可移動(dòng)物體2距中心的距離。因此，如果可移動(dòng)物體2位于中心的下面，則該差值具有不同的符號(hào)，所以也能知道可移動(dòng)物體2是位于中心之上或之下，也就是說(shuō)因此可以計(jì)算可移動(dòng)物體2的精確位置。由求值單元11以這種方式產(chǎn)生的數(shù)字或模擬位置信號(hào)可用于隨后的控制。
求值單元11的監(jiān)控設(shè)備(watchdog)12(監(jiān)視電路)可用于簡(jiǎn)單監(jiān)視測(cè)量路徑，已知恒定時(shí)間輸入用于耦合的耦合信號(hào)。在存在損害(contamination)的情況下，會(huì)衰減聲信號(hào)波導(dǎo)1中的信號(hào)此時(shí)由減法器10確定的差值超過(guò)了預(yù)定值，監(jiān)視電路12對(duì)此作出響應(yīng)該以便觸發(fā)適當(dāng)?shù)母婢盘?hào)或類似的信號(hào)。
由鋼制成的聲信號(hào)波導(dǎo)1的聲速大約為5300m/s。假設(shè)188ns的時(shí)間分辨率，為此目的5.3MHz的時(shí)鐘發(fā)生器頻率是必要的，測(cè)量路徑的位置分辨率是1mm。
代替著耦合到信號(hào)發(fā)生器5，可以由求值單元11觸發(fā)信號(hào)輸入耦合器4以便把聲信號(hào)耦合到聲信號(hào)波導(dǎo)1。而信號(hào)輸入耦合器4也可以經(jīng)電信號(hào)觸發(fā)求值單元11以便確定聲信號(hào)每次耦合到聲信號(hào)波導(dǎo)1的瞬時(shí)起始(temporalstart)用于求值單元11進(jìn)行求值。
可以不是在聲信號(hào)波導(dǎo)1兩端的每一端都提供信號(hào)輸出耦合器6，而是也可以只使用聲信號(hào)波導(dǎo)1的其中一端提供的一個(gè)信號(hào)輸出耦合器6。
雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例表示和描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很明顯可以進(jìn)行許多改變和改進(jìn)而不超出權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)沿預(yù)定傳輸路徑可移動(dòng)的物體(2)的位置的裝置，包括聲信號(hào)波導(dǎo)(1)，該聲信號(hào)波導(dǎo)沿傳輸路徑延伸并具有預(yù)定、均勻的聲音傳播速度；位于可移動(dòng)物體(2)上的信號(hào)輸入耦合器(4)，用于把定時(shí)的聲信號(hào)耦合到聲信號(hào)波導(dǎo)(1)，至少一個(gè)安排在聲信號(hào)波導(dǎo)(1)的一端并連接到求值單元(11)的信號(hào)輸出耦合器(6)，該求值單元用于確定來(lái)自一位置的聲信號(hào)傳播時(shí)間在該位置聲信號(hào)耦合到至少一個(gè)信號(hào)輸出耦合器(6)和用于產(chǎn)生表示傳輸路徑上可移動(dòng)物體(2)瞬時(shí)位置的信號(hào)，其特征在于該信號(hào)輸入耦合器(4)耦合作為聲信號(hào)的同步脈沖(S)和在其間的大量的附加脈沖(M)，該同步脈沖的時(shí)鐘周期大于從傳輸路徑的一端到另一端的聲音傳播時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于相對(duì)于附加脈沖(M)標(biāo)記同步脈沖(S)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于同步脈沖(S)的時(shí)鐘相對(duì)于附加脈沖(M)時(shí)鐘隨時(shí)間的推移被偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于同步脈沖(S)和附加脈沖(M)都饋送到求值單元(11)以確定該傳播時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于在聲信號(hào)波導(dǎo)(1)的每一端分別提供一個(gè)信號(hào)輸出耦合器(6)，和其中同步脈沖(S)和附加脈沖(M)都饋送到求值單元(11)以確定傳播時(shí)間差。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，用于接收信號(hào)輸出耦合器(6)輸出的計(jì)數(shù)器(8)由時(shí)鐘發(fā)生器(9)定時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于兩個(gè)信號(hào)輸出耦合器(6)的每一個(gè)連接到計(jì)數(shù)器(8)，所述計(jì)數(shù)器(8)連接到減法器(10)該減法器用于兩個(gè)計(jì)數(shù)器(8)的輸出信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于用于計(jì)數(shù)器(8)的時(shí)鐘發(fā)生器(9)按預(yù)計(jì)的路徑測(cè)量分辨率需要的最小頻率操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于信號(hào)輸出耦合器(6)是壓電輸出耦合器(piezoelectric output coupler)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到8的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于信號(hào)輸出耦合器(6)是電容輸出耦合器(capacitive output coupler)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到8的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于信號(hào)輸出耦合器(6)是電感輸出耦合器(inductive output coupler)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于聲信號(hào)波導(dǎo)(1)是沿傳輸路徑延伸的金屬元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于聲信號(hào)波導(dǎo)(1)是鋼軌。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于聲信號(hào)波導(dǎo)(1)是金屬線。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于信號(hào)輸入耦合器(4)是電感輸入耦合器(inductive input coupler)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到15的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于可移動(dòng)物體(2)是電梯轎廂(lift cage)。
17.根據(jù)權(quán)利要求7到16的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于求值單元(11)包括監(jiān)視電路(12)如果減法器(10)檢測(cè)的差值超過(guò)預(yù)定值時(shí)觸發(fā)告警信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到17的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于信號(hào)輸入耦合器(4)可由求值單元(11)通過(guò)電信號(hào)觸發(fā)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到17的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于求值單元(11)可由信號(hào)輸入耦合器(4)通過(guò)電信號(hào)觸發(fā)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19的任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于聲信號(hào)波導(dǎo)的兩端以制動(dòng)方式被支撐。
全文摘要
一種檢測(cè)沿預(yù)定路徑可移動(dòng)物體的位置的裝置,包括沿路徑延伸的聲信號(hào)波導(dǎo),和在可移動(dòng)物體上的信號(hào)輸入耦合器,用于把定時(shí)的聲信號(hào)耦合到聲信號(hào)波導(dǎo),至少一個(gè)安排在聲信號(hào)波導(dǎo)一端并連接到求值單元的信號(hào)輸出耦合器,該求值單元用于確定來(lái)自一位置的聲信號(hào)傳播時(shí)間,在該位置聲信號(hào)耦合到至少一個(gè)信號(hào)輸出耦合器和產(chǎn)生表示該路徑上可移動(dòng)物體瞬時(shí)位置的信號(hào),其中信號(hào)輸入耦合器耦合作為聲信號(hào)的同步脈沖和其間大量的附加脈沖,同步脈沖的時(shí)鐘周期大于從路徑的一端到另一端的聲音傳播時(shí)間。
文檔編號(hào)G01S11/14GK1264045SQ0010168
公開日2000年8月23日 申請(qǐng)日期2000年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月29日
發(fā)明者赫爾曼·赫普坎 申請(qǐng)人:K·A·施莫沙爾公司