Самоходный рентгеновский дефектоскоп

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 С 01 N 23/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНОМ ./ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕНЙЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3704234/24-25 (22) 21.02.84 (46) 07.11.88. Бюл. N - 41 . (71) Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (72) Л.С.Ершов, С.Б.Красильников, Л.Н.Лозовой, 10.Ф.Лосев, Л.Я.Морговский, Е.А,Пеликс и P.P.Õàêèìüÿíoâ (53) 620.179 (088.8) (56) 1, Патент США Ф 3775612, кл. G 01 N 23/02, опублик. 1974.

2. Патент США 11 4283628 кл. С 01 М 23/00, опублйк. 1981. (54){57) САМОХОДНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ

ДЕФЕКТОСКОП, содержащий тележку с установленными на ней электрическим двигателем, двухканальным детектором, источником питания, рентгеновским излучателем, таймером экспозиции и электронной системой управления экспозицией и движением тележки, включающей блок памяти команд движения с двумя информационными входами, подсоединенными к выходам детектора, двумя выходами управления движением тележки, присоединенными к электрическому двигателю, и одним выходом управления рентгеновским излучателем, присоединенным к входу таймера экспозиции, выход которого подключен к рентгеновскому излучателю, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения надежности контроля при использовании в качестве излуча- теля импульсного рентгеновского аппарата, в электронную систему управления экспозицией и движением тележки дополнительно введен генератор прямоугольных импульсов, стартовый вход которого соединен с входом тай„„SU „„1436034 А 1 мера экспозиции, а стоповый вход— с выходом таймера, блок памяти команд движения дополнительно содержит два входных элемента памяти, два включенных последовательно промежуточных элемента памяти, десять логических элементов 2И-НЕ, ннвертор и элемент задержки, причем входные элементы памяти включены параллельно с взаимной блокировкой от своих инверсных выходов первых информационных входов, вторые информационные входы элементов памяти подключены один к первому, а другой — к второму информационным входам блока памяти коЯ манд движения, входы первого логичес- у кого элемента подключены к инверсным выходам. входных элементов памяти, выход этого элемейта через инвертор и элемент задержки подключен к информационным входам первого промежу- Д точного элемента памятк, входы второго и третьего логических элементов подключены к выходам входных элемен- ф тов памяти и соответствующим им информационным входам блока памяти команд движения, выходы этих логических элементов подключены к входам четвертого логического элемента, выход которого соединен с одним из

4ь входов пятого логического элемента, второй вход которого присоединен к выходу первого промежуточного элемента памяти, а выход — к информацион- .,фь ным входам второго промежуточного элемента памяти, выход этого элемента памяти присоединен к одному из входов шестого и седьмого лргических элементов, вторые входы которых присоединены к информационным входам блока памяти команд движения, а выходы—

1436034 к входам восьмого логического элемен-та, инверсный выход второго промежуточного элемента памяти соединен с одним иэ входов девятого и десятого логических элементов, вторые входы которых присоединены к выходам входных элементов памяти, выходы девятого и десятого логических элементов соединены с выходами управления движением

Изобретение относится к неразрушаю цему контролю качества кольцевых свар ных швов труб и других цилиндрических изделий методом панорамного просве5 чивания рентгеновским излучением и может применяться при строительстве газо- и нефтепроводов, а также в разЛичных отраслях, связанных с использованием трубопроводного транспорта.

Известен самоходный рентгеновский

Дефектоскоп, осуществляющий автоматический контроль качества кольцевых сварных швов изнутри трубопровода, содержащий корпус с двумя или тремя группами колес, внутри которого установлены источник питания, двигатель для перемещения аппарата внутри трубы, рентгеновский излучатель, детектор и электронная система управле" ния (11 .

Недостатками этого дефектоскопа являются сложная и громоздкая конструкция, большие габариты и масса, что обусловлено, в основном, использованием рентгеновского излучателя непрерывного действия.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является самоходный рентгеновский дефектоскопу 3ц содержащий тележку с установленными на ней электрическим двигателем, двухканальным детектором с излучением источником питания, рентгеновским излучателем, таймером экспозиции и электронной системой управления экспозицией и движением тележки, включающей блок памяти команд движения с двумя информационными входами, подсоединенными к выходам детектора, 4() двумя выходами управления движением тележки, присоединенными к электритележки упомянутого блока памяти команд движения, выполненного с дополнительным импульсным входом, к которому подключены выход генератора прямоугольных импульсов и импульсные входы всех элементов памяти, а с выходом управления рентгеновским излучателем связан выход восьмого логического элемента. ческому двигателю, и одним выходом управления рентгеновского излучателем, присоединенным к входу таймера экспозиции, выход которого подключен к рентгеновскому излучателю (2).

Недостатком известного дефектоскопа при использовании в нем рентгеновских аппаратов с.импульсным излучением является недостаточно высокая надежность, обусловленная воздействием электромагнитных наводок, сопровождающих работу рентгеновского излучателя, на элементы блока памяти команд движения, что приводит к самопроизвольному выполнению самоходным рентгеновским дефектоскопом тех или иных команд и полной потере управляемости. Использование электромагнитных экранов для устранения ложных срабатываний электронной системы управления является неэффективным, так как не обеспечивает требуемой надежности

Целью изобретения является повышение надежности контроля при использовании в качестве излучателя импульсного рентгеновского аппарата.

Цель достигается тем, что в самоходном рентгеновском дефектоскопе, содержащем тележку с установленными на ней электрическим двигателем, двухканальным детектором излучения, источником питания, рентгеновским излучателем, таймером экспозиции и электронной системой управления экспозицией и движением тележки, включающей блок памяти команд движения с двумя информационными входами, .присоединенными к выходам детектора, двумя выходами управления движением тележки, присоединенными к электрическому двигателю, 14360 и одним выходом управления рентгеновскиМ излучателем, присоединенным к входу таймера экспозиции, выход которого присоединен к ренгеновскому излучателю, в электронную систему управления экспозицией и движением те-, лежки дополнительно введен гейератор прямоугольных импульсов, стартовый вход которого соединен с входом тай- 10 мера экспозиции, а стоповый вход — с выходом таймера, блок памяти команд движения, дополнительно содержит два входных элемента памяти, два включенных последовательно промежуточных 15 элемента памяти, десять логических элементов 2И-НЕ, инвертор и элемент задержки, причем входные элементы памяти включены параллельно с взаимной блокировкой от инверсных выходов 20 ,Ю первых информационных входов, вторые информационные входы элементов памяти подключены один к первому, а другой — к второму информационным входам блока памяти команд движения, .вхо-25 ды первого логического элемента подключены к инверсным выходам входных элементов памяти выход этого элеменУ та через инвертор и элемент задержки подключен к информационным входам 30 первого промежуточного элемента памяти, входы второго и третьего логических элементов подключены к выходам входных элементов памяти и соответствующим им информационным входам блока памяти команд движения, выходы этих логических элементов подключены к входам четвертого логического элемента, выход которого соединен с одним из входов пятого логического элемен- 40 та, второй вход которого присоединен к выходу первого промежуточного элемента памяти, а выход — к информационным входам второго промежуточного элемента памяти, выход этого элемента памяти присоединен к одному из

I входов шестого и седьмого логических элементов, вторые входы которых присоединены к информационным входам блока памяти KOMaHst дВижения, а Вы- 50 ходы — к входам восьмого логического элемента, инверсный выход второго промежуточного элемента памяти соединен с одним из входов девятого и десятого логических элементовj Вторые вхо 55 ды которых присоединены к выходам входных элементов памяти, выходы девятого и десятого логических элементов сое.динены с выходами управления движе34

4 нием тележки упомянутого блока памяти команд движения, выполненного с дополнительным импульсным выходом, к которому подключены выход генератора прямоугольных импульсов и импульсные входы всех элементов памяти, а с выходом управления рентгеновским излучателем связан выход восьмого логического элемента.

На фиг. 1 показана обобщеннная блоксхема самоходного рентгеновского дефектоскопа; на, фиг.2 — схема блока памяти команд движения; на фиг.3— схема элементов памяти.

Самоходный рентгеновский дефектоскоп содержит тележку (не показана) на которой установлены двукханальный детектор 1, содержащий счетчики Гейгера и источник питания (не показа. ны, электрический двигатель 2 с редуктором, электронная система 3 управления, включающая блок 4 памяти команд движения, таймер 5 экспозиции с фиксацией включенного состояния, генератор 6 прямоугольных импульсов с фиксацией включенного состояния, и рентгеновский импульсный излучатель 7. Выходы канапов детектора подключены к информационным входам Д1 и Д2 блока 4 памяти команд движения, импульсный С-вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов.

Блок памяти команд движения имеет три выхода: выходы П1 и П2 подключены к входам управления движением тележки (к электродвигателю), а выход .

Т вЂ” к входу управления рентгеновским излучателем к,,таймеру экспозиции и одному из входов (входу запуска) генератора прямоугольных импульсов.

Выход таймера экспозиции соединен с входом рентгеновского излучателя и вторым входом (вход выключения) генератора прямоугольных импульсов. Выходы детектора соединены с входными элементами 8 и 9 памяти, включенными параллельно, каждый к одному из каналов детектора, а также с логическими блоками 10 — 12. Выходы первого входного элемента памяти соединены с входами указанных логических блоков и блока 13 (с прямого выхода), а также с входом другого элемента памяти (с инверсного выхода), выходы которого соединены с входами. первого, элемента памяти (с инверсного выхода) и указанных логических блоков, 5 !43603 а также логического блока 14 (с прямого выхода).

Устройство содержит также промежуточные элементы 15 и lá памяти и од5 новибратор 17. Элементы памяти н»вЂ” полнены на базе TK-триггера и имеют информационные входы 18 и 19, импульсный вход 20, входной элемент 21, элемент 22 з адержки, триггер 23, элемент 24 задержки, прямой выход 25, инверсный н»ход 26. Все логические блоки выполнены по схеме 2И-НЕ.

Выход логического блока 10 соединен с информационными входами перво- 15 го промежуточного элемента 15 памяти, а выходы логического блока 11 — с информационными входами второго промежуточного элемента 16 памяти, инверсный выход которого подключен к вторым входам логических блоков 13 и 14, а прямой выход — к оцному входу логического блока 12. Импульсные

С-входы всех элементов памяти, тактируемые передним или задним фрон 25, том импульса, присоединены к выходу генератора 6 прямоугольных импульсов.

Самоходный рентгеновский дефектоскоп работает следующим образом.

В исходном состоянии все элемент» памяти блока памяти команд днижения

Л„=JI A tI

Из сказанного следует, что в момент свободного движения самоходного рентгеновского дефектоскопа по направлению "Вперед" на прямых выходах входного элемента 8 памяти и первого промежуточного элемента 15 памяти присутствует сигнал логической "1 (высокий уровень напряжения), а на прямом выходе входного элемента 9 па. яти — логического "0"1 (низкий уроимеют на прямом выходе уровень логического "0" (низкий уровень напряжения). Сигнал от внешнего изотоп— ного датчика подают в направлении, 35 указанном сплошной стрелкой над детектором l сначала облучают первый счетчик Гейгера. Сигнал н виде логическои "1" (высокий уровень напряже40 ния) поступает на информационный вход

Дl блока 4 памяти команд движения, при этом срабатывает входной элемент

8 памяти. Сигнал с инверсного выхода этого элемента блокирует информацион45 ный вход другого входного элемента 9.

Если в элементе 8 памяти хранится информация о движении самоходного рентгеновского дефектоскопа н направлении "Вперед", а в элементе 9 памяти

"Назад", то н этом случае после сраба50 тынания входного элемента 8 памяти, сигнал с его прямого выхода чер ез логический блок 13 (логический элемент 2И-HF) передают низким уровнем напряжения н электрическии двигатель

2 и самоходный рентгеновский дефектоскоп начинает движение н направлении "Вперед".

4 б

При движении внешнего изотопного датчика в том же направлении над двухканальным детектором, спустя некоторое время по сле срабатывания первого счетчика Гейгера, срабатывает и второй счетчик Гейгера. Сигнал н виде высокого уровня напряжения поступает на информационный вход Д2 блока 4 памяти команд движения, но входной элемент 9 памяти не срабатывает из-за наличия блокировки от другого входного элемента 8 памяти. Одновременно н облученном состоянии находится и первичный счетчик Гейгера, т. е. действует сигнал на информационном входе

Дl блока 4 памяти команд движения.

При наличии сигнала низкого уровня напряжения на инверсном выходе входного элемента 8 памяти срабатывает логический блок 10, реализующий функцию записанную в базисе 2И-НЕ, где Л8 и

tI — ло гические сигналы с инвер сных

9 выходов входных элементов 8 и 9 памяТи соответственно. В результате на выходе логического блока 10 с задержкой Т устанавливается низкий уровень сигнала и задним фронтом этого сигнала переключают первый промежуточный элемент 15 памяти.. При этом самоходный рентгеновский дефектоскоп продолжает движение по направлению Вперед"

У а счетчики Гейгера не облучают.

Таким образом, при пуске самоходного рентгеновского дефектоскопа н направлении, показанном сплошной стрелкой, сначала облуч(иот перныи счетчик Гейгера, з атем одновременно облучают оба счетчика Гейгера, затем облучают только второй счетчик Гейгера и облучение детектора нообще прекращается. При пуске в обратном направлении нсе описанные процессы сохраняются, а меняется только порядок облучения счетчиков Гейгера.

7 143 вень потенциала) ° При аналогичном режиме движения по направлению "Назад" состояния элементов памяти будут следующими: на прямом выходе входного элемента 8 памяти - логический

"0", а на прямых выходах входного и промежуточного элементов 9 и 15 памяти — логическая "1". Второй промежуточный элемент 16 памяти при пуске самоходного рентгеновского дефектоскопа не срабатывает и сохраняет исходное состояние логического "0".

Указанные состояния не изменяются до тех пор, пока самоходный рентгеновский дефектоскоп не доедет до шва, на котором установлен внешний изотопный датчик. В этот момент ггроисходит облучение второго счетчика

Гейгера (при движении "Вперед" ), так как ои расположен впереди первого счетчика, затем обоих счетчиков.

Именно в этот момент срабатывает логический блок 11, реализующий функцию

Л, = Л Д, А Ла Л Д Л Л g записанную в базисе 2И-HF., где Л„ логический сигнал с прямого выхода первого промежуточного элемента 15 памяти. На выходе логического блока

11 устанавливается уровень логического "0, а задний фронт этого сигнала переключает второй промежуточный элемент 16 памяти и на его прямом выходе появляется сигнал логической "1". Сигнал с инверсного выхода этого элемента памяти переключает выходные логические блоки

13 и 14 в состояние логической "1" на выходе и электродвигатель 2 выключается, что приводит к остановке самоходного рентгеновского дефектоскопа.

Если в момент первоначального пуска неподвижного самоходного рентгеновского дефектоскопа все элементы памяти имели на выходе состояние логического "0", то в момент остановки его в зоне расположения внешнего изотопного датчика (т.е. в новом неподвижном состоянии) только один из входных элементов 8 и 9 памяти сохраняет состояние логического "0" (исходное состояние), а все остальные переходят в состояние логической "1", В этом состоянии оба счетчика Гейгера регистрируют излучение внешнего

6034 изотопного датчика и на входах логического блока 12, реализующего функцию

Л„= Л„Л Д, Л Л<, Д, записанную в базисе 2И-HF., где Л,б— сигнал с прямого выхода элемента 16

1р памяти, присутствуют сигналы логической "1", следовательно, на его выходе присутствует аналогичный сигнал.

После прекращения воздействия излучения изотопного датчика на детектор

1 сигналы логической "1" исчезают с информационных входов Д1 и Д2 блока 4 памяти команд движения. Выходной сигнал логического блока 12 переходит в состояние логического "0" и задний фронт этого импульса запускает одновибратор 17, входящий в схему пуска таймера 5 экспозиции, запускает таймер 5 экспозиции и разрешает включение генератора 6 прямоугольных р5 импульсов. Элементы 5 и 6 способны самостоятельнО сохранять включенное состояние, что возможно при использовании дистанционных переключателей или малогабаритных электромагнитных

ЗО реле с самоподхватом во входных цепях этих элементов, что исключает возможность их сбоев от электромагнитных помех, При включении таймера 5 экспозиции подают сигнал на включение рент35 геновского излучателя 7 и одновременно запускают генератор 6 прямоугoJIb ных импульсов, Сильные электромагнитные помехи, возникающие при работе

4О рентгеновского .импульсно го излучателя 7, могут вызвать ложные срабатывания элементов 8 и 9 и 15 и 16 памяти, что приводит к аварийному движению самоходного рентгеновского дефектоскопа после окончания экспозиции или

45 в момент работы излучателя. При использовании генератора 6 прямоугольных импульсов с описанным способом включения, а также за счет конструкции блока памяти команд движения

50 обе эти возможности исключены.

В элемент ах памяти, выполненных на основе универсального, тактируемого фронтом IK-триггера с входами асинхронной установки в состоянии логического "0" и "1", для запоминания входной информации используются асинхронные pIîäí, так как процессы передачи команд от вне:чнего команд143603 ного изотопа .не,синхронизированы и при работе элементов памяти в синхронном режиме могут возникать сбои за счет затрат времени на синхрониз ацию»

После срабатывания какого-либо из элементов 8, 9,15 или 16 памяти, на выходе 25 этого элемента присутствует сигнал логической "1", а на выходе 26 — логический "0". Если в какойто момент времени триггер элемента памяти сбился от помехи, генерируемой ренгеновским излучателем, то в этом случае состояние выходов 25 и 26 изменится на противоположное. Сигнал

;с выходов 25 и 26 элемента памяти через элементы 22 и 24 задержки подается на I- и К-входы триггера 23 со ответственно. Если генератор прямоугольных импульсов не используется, то произойдет аварийное движение самоходного рентгеновского дефектоскопа. Если импульсы от генератора 6 pr> прямоугольных импульсов поступают на импульсный вход 20 элементов памяти,, то при сбоях состояние триггера 23 восстанавливается за счет того, что ложная информация с выходов 25 и 26 задерживается элементами 22 и 24 задержки до прихода очередного фронта импульса от генератора 6 прямоугольных импульсов, Так .при состояниях: выход 25 — логическая "!",, а выход

26 - логический "0" на I- и К-входах

4 1О сост ояния I = "1" и К = "0". При сбое на выходе 25 появляется логический "0", а на выходе 26 - логическая

"1", но состояния I- и К-входов при этом могут измениться только спустя время задержки в элементах 22 и 24.

Если sa это время придет очередной фронт импульса от генератора 6 прямоугольных импульсов, то на выходах

25 и 26 установятся состояния логических "1" и "0" соответственно, так как в это время т = "!" и К = "0

Таким. образом, ложные переключения элементов 8,9, 15 и 16 памяти блока и памяти команд движения восстанавли ваются.

Генератор 6 прямоугольных импуль" сов запускают сигналом запуска таймера 5 экспозиции и он работает все вре1 мя, пока работает рентгеновский импульсный излучатель 7. Отключение генератора 6 прямоугольных импульсов происходит сигналом с выхода таймера

5 экспозиции одновременно с отключением рентгеновского излучателя 7. Для обеспечения надежной работы самоходного рентгеновского дефектоскопа частота следования импульсов от генератора 6 прямоугольных импульсов должна быть намного больше частоты срабатывания рентгеновского излучателя

7, а период этих импульсов должен быть таким, чтобы он бып меньше времени задержки в элементах памяти блока памяти команд движения.

1436034

20 (PO/Г сЗ

Составитель Н.Валуев

Техред М.Дидык корр е кто р М. Максимишинец

Редактор А.Шандор

Тираж 847 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5641/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4