Термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов

 

Предлагается термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов, которое может быть использовано для решения широкого класса задач определения химического состава, структуроскопии, контроля качества термообработки и др. С целью сокрашения времени и автоматизации измерений в устройство, содержащее блок контроля и поддержания температуры, нагреватель , измеритель температуры, холодный и горячий электроды с подсоединенным к ним усилителем и регистратор, введены схема определения наличия контакта, блок управления , схема коррекции усиления и запоминающее устройство. Введение этих блоков позволяет устранить методическую погрешность из-за изменения усилия прижатия электродов к исследуемому объекту и обеспечивает оптимальный режим измерения путем коррекции коэффициента преобразования измерительного тракта. 3 ил. ( ю 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

G 01 N 25/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3896205/24-25 (22) 15.05.85 (46) 30.09.86. Бюл. № 36 (72) В. Г. Карт (53) 543.25 (088.8) (56) Денель А. К. Дефектоскопия металлов.

М.: Металлургия, 1972, с. 302.

Денель А. К. Методы и средства термоэлектрического контроля. М.: Машиностроение, 1979, с. 26. (54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОВ И

СПЛАВОВ (57) Предлагается термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов, которое может быть использовано для решения широкого класса задач определения

„„5U „„1260801 химического состава, структуроскопии, контроля качества термообработки и др. С целью сокращения времени и автоматизации измерений в устройство, содержашее блок контроля и поддержания температуры, нагреватель, измеритель температуры, холодный и горячий электроды с подсоединенным к ним усилителем и регистратор, введены схема определения наличия контакта, блок управления, схема коррекции усиления и запоминающее устройство. Введение этих блоков позволяет устранить методическую погрешность из-за изменения усилия прижатия электродов к исследуемому объекту и обеспечивает оптимальный режим измерения путем коррекции коэффициента преобразования измерительного тракта. 3 ил.

126080!

1О

25

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю металлов и сплавов, а именно к термоэлектрическим методам определения химического состава, структуроскопии, контроля качества химико-термической обработки, и может быть использовано в металлургической, металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности для контроля качества продукции.

Цель изобретения — сокращение времени и автоматизация измерений.

На фиг. 1 приведена блок-схема термоэлектрического устройства для контроля металлов и сплавов; на фиг. 2 — электрическая схема регулируемого усилителя напряжения постоянного тока и схемы коррекции усиления; на фиг. 3 — электри.ческая схема блока управления.

Устройство содержит горячий электрод с расположенными на нем нагревателем 2 и первичным преобразователем температуры 3, блок контроля и поддержания температуры

4, холодный электрод 5, схему определения наличия контакта 6, измерительный усилитель 7, схему коррекции усиления 8, блок управления 9, аналоговое запоминающее устройство 10, и регистратор 11. Устанавленные на горячем электроде 1 нагреватель 2 и измеритель температуры 3 подключены к блоку контроля и поддержания температуры 4. Измерительный усилитель 7 подсоединен к холодному 5 и горячему 1 электродам. Первый вход блока управления 9 соединен с измерительным выходом блока контроля и поддержания температуры 4, второй вход с выходом схемы определения наличия контакта 6, а три выхода подсоединены соответственно ко входам схемы коррекции усиления 8, аналогового запоминакнцего устройства 10 и входу отключения нагрева блока контроля и поддержания температуры 4. Входы схемы 6 определения наличия контакта подключены соответственно к горячему и холодному электродам

1 и 5. Выход схемы коррекции усиления

8 соединен с управляющим входом усилителя 7, выход которого соединен с управляющим входом схемы коррекции усиления 8, и через аналоговое запоминающее устройство 10 с регистратором 11.

Схема усилителя 7 содержит высокостабильный операционный усилитель 12 с резисторами 13 и 14 и полевым транзистором 15 в цепи задания коэффициента усиления. Схема коррекции усиления 8 содержит двухполярный источник опорного напряжения 16, переключатель 17, компаратор напряжения 18, ждущий генератор 19, ждущий мультивибратор 20, п-разрядный двоичный счетчик 21, и-разрядный преобразователь код — напряжение 22. Блок управления 9 содержит первую 23 и вторую 24 логические схемы 2И, триггер 25, дифференцирующую цепочку 26, ждущие мультивибраторы

27 и 28, схему подавления дребезга контакта 29, переключатель 30, интегрирующую цепочку 31, транзисторный ключ 32, источник опорного напряжения 33, компаратор 34.

Схема определения наличия контакта 6 является стандартным функциональным узлом.

Усилитель 7 усиливает разность потенциалов между горячим 1 и холодным 5 электродами до величины, необходимой для работы регистратора 11. Регулирование его усиления осуществляется с помощью резистивного Т-моста, включенного в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 12, последовательное плечо которого образуют резисторы 13 и 14, а параллельное — эквивалентное сопротивление сток — исток транзистора 15, напряжение на затворе которого изменяется от нуля до напряжения отсечки и подается со схемы коррекции усиления 8, которая в режиме калибровки осуществляет подстройку коэффициента усиления усилителя 7 с целью получения на его выходе напряжения, равного опорному в момент разогрева горячего электрода до номинальной температуры, и затем хранение полученного результата в режиме контроля. Управляющее напряжение на вход усилителя 7 подается с преобразователя код — напряжение 22, который управляется счетчиком 21, подсчитывающим импульсы со ждущего генератора 19. Сброс счетчика 21 в состояние «О» осуществляет ждущий мультивибратор 20, вход которого объединен со входом генератора 19 и присоединен к первому выходу блока управления 9. Компаратор 18 сравнивает напряжения на выходе усилителя 7 и опорного источника 16 и разрешает или запрещает работу счетчика 21 в режиме калибровки.

Блок 9 управления осуществляет взаимодействие между основными элементами устройства. Дифференцирующая цепочка 26 осуществляет установку триггера 25 в состояние «1», который разрешает через логический элемент 2И 23 и блок контроля и поддержания температуры 4 включение нагревателя 2. Схема 29 подавляет дребезг контакта 30, который, будучи замкнутым, формирует на ее выходе сигнал логического

«О», а разомкнутым — логической «1>, тем самым запрещая или разрешая работу схемы коррекции усиления 8. Ждущий мультивибратор 27, вход которого объединен с

R-входом триггера 25, служит для формирования стробирующего импульса аналогового запоминающего устройства 10. Интегрирующая цепочка 31 осуществляет усреднение импульсной последовательности, идущей от схемы определения наличия контакта 6 в отсутствие контактирования с контролируемым изделием. Транзисторный ключ 32 осуществляет преобразование напряжения на цепочке 31 в логические уровни необходимой полярности. Компаратор 34 сравнивает напряжение на измерительном выходе блока контроля и поддержания температуры 4 с

60801

Формула изобретения

12

3 опорнь м источником 33. Ждущий мультивиб атор 28 формирует из положительного перепада на выходе компаратора 34 короткий импульс для сброса триггера 25 и запуска мультивибратора 27. тройство работает следующим образом.

В режиме калибровки ключ 30 разомкнут. При соприкосновении горячего 1 и холодного 5 электродов с поверхностью металла, выбранного в качестве образцового, и в том случае, когда величина переходного сопротивления между горячим 1 и холодным 5 электродами и поверхностью металла не превышает заданного значения на выходе схемы контроля наличия контакта 6 появляется сигнал логической «1», который, появившись на входе блока управления 9, с помощью ключа 32, логического элемента 2И 23, дифференцирующей цепочки 26 и триггера 25 формирует на третьем выходе блока управления 9 сигнал включения нагревателя 2. Одновременно на первом выходе схемы управления 9 появляется сигнал логической «1», разрешающий работу схемы коррекции усиления 8. Этот сигнал сбрасывает счетчик 21 в состояние логического «О», который, будучи преобразованным в элементе 22 в нулевое напряжение на затворе транзистора 15, обеспечивает максимальный коэффициент усиления усилителя 7. По мере разогрева горячего электрода 1 растет напряжение на выходе усилителя 7, которое в момент времени t достигает величины напряжения опорного источника 16 и компаратор 18 разрешает работу счетчика 21.

Напряжение запирающей полярности на затворе транзистора 15 возрастает со скоростью, превышающей рост температуры, что обеспечивается соответствующим выбором частоты генератора 19, а эквивалентное сопротивление в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 12 уменьшается, что приводит к уменьшению коэффициента усиления, а значит и прекращению роста напряжения на выходе усилителя 7. Тем самым обеспечивается следящий режим коррекции усиления, при котором напряжение на выходе усилителя 7, начиная с момента t остается практически неизменным и равным напряжению опорного источника 16, которому соответствует калибровочный отсчет регистратора 11.

При достижении рабочей температуры на горячем электроде 1 напряжение на измерительном выходе блока контроля и поддержания температуры 4 превышает напряжение опорного источника ЗЗ, на выходе компаратора 34 появляется положительный перепад напряжения, которым запускается ждущий мультивибратор 28. Импульс на его выходе переводит триггер 25 в состояние логического «О», тем самым отключая нагрев горячего электрода и с помощью логического элемента 2И 24, запрещая работу схемы коррекции усиления 8 и запуская муль5

1О

2О

З0 тивибратор 27, формирует импульс, который через третий выход блока управления 9 поступает на стробирующий вход аналогового запоминающего устройства 10. Во время действия этого импульса происходит выборка текущего значения напряжения на выходе усилителя 7 и, по окончании его, хранение на своем выходе до прихода следующего стробирующего импульса. Переключатель полярности 17 позволяет учитывать знак разности потенциалов между горячим 1 и холодным 5 электродами для различных контролируемых металлов и сплавов и обеспечивает нормальную работу регистратора 11.

При отводе горячего 1 и холодного 5 электродов от поверхности металла на выходе схемы определения наличия контакта 6 появляется импульсная последовательность, усредняемая интегрирующей цепочкой 31 до уровня ниже порога срабатывания транзисторного ключа 32, на выходе которого появляется сигнал логического «О».

В режиме измерения (контроля металла или сплава) ключ 30 замкнут и через элемент 29 и логический элемент 24 блокирует работу схемы коррекции усиления 8.

При контроле металлов и сплавов, отличающихся по сравниваемым характеристикам от выбранного образца, напряжение на выходе усилителя 7 отличается от образцового и, будучи запомненным в аналоговом запоминающем устройстве 0 вызывает соответствующее изменение показаний регистратора ll интерпретируемое как результат контроля.

Напряжение на выходе схемы коррекции усиления 8 остается при этом неизменным.

Работа остальных элементов устройства аналогична режиму калибровки.

Термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов, содержащее холодный и горячий электроды, установленные на горячем электроде и подключенные к блоку контроля и поддержания температуры нагреватель и первичный преобразователь температуры, измерительный усилитель с управляющим входом, подсоединенный к холодному и горячему электродам, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени и автоматизации измерений, в устройство введены блок управления, схема определения наличия контакта, схема коррекции усиления и аналоговое запоминающее устройство, причем первый вход блока управления соединен с измерительным выходом блока контроля и поддержания температуры, второй вход — с выходом схемы определения величины контакта, а три выхода подключены соответственно к входам схемы коррекции усиления, аналогового запоминающего устройства и входу отключения нагрева блока контроля и поддержания температуры, l26080l дце. 1

Составитель А. Носенков

Редактор А. Ворович Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 5221j42 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. "".осква, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 входы схемы определения наличия контакга подключены соответственно к горячему и холодному электродам, выход схемы коррекции усиления соединен с управляющим входом усилителя, выход которого соединен с управляющим входом схемы коррекции усиления и через запоминающее устройство с регистратором.