Устройство для неразрушающего контроля материалов и изделий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1642340

fgf)g G 01 N 23/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф >

©Ъ дет .ктора 3 излучения последовательно соединен с интегратором 4, усилителем 5, аналого-цифровым преобразовате лем 6, первым ключом 7, первым блоком р

Ь памяти, BTopbIM ключом 9, BTopbIM блo ком 10 памяти, Упрaâëåíèå устройства осуществляется с помощью БУ 1, который имеет пять управляющих выходов

11 — 15. Второй вход первого ключа 7 подключен к первому выходу f1 БУ 1 3

Второй вход второго ключа 9 подключен Ь к второму выходу 12 БУ 1. Третий выход 13 БУ 1 подключен к входам восьми ключей с третьего по десятый 16-23 соответственно, первые входы которых подключены к выходам второго блока fO

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4687004/25 (22) 05.05.89 (46) 15.04.91. Бюл. ¹ 14 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В. Куйбышева (72) В.Е. Голованов, С.И. Голованова и А.A. Доронина (53) 620.179.15(088.8) (56) Тарабрин Б.В. и др. Справочник по интегральным микросхемам. N

Энергия, 1977.

Волков В.Ф. Горбунов В.И, Автоматическая расшифровка результатов радиометрического контроля сварных швов, Дефектоскопия, 1981, № 1, с. 5 — 11. (ç4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУША11ЩЕГО

КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к неразруИзобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для радиационного контроля качества материалов и изделий.

Целью изобретения является повышение точности контроля путем выявления дефектов при значениях отношения сигнал/шум, близких к единице.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для диагностики материалов и изделий; на фиг. 2 — схема блока управления.

Устройство содержит блок управления (БУ) 1, источник 2 излучения и детектор 3 излучения, между которыми располагается объект контроля. Выход шающему контролю качества материалов и изделий радиационным методом. Существующие устройства радиометрического контроля позволяют выявлять дефекты различного типа. Достоверность и надежность контроля при этом тем выше, чем больше отношение сигнал/шум. Целью изобретения является повышение точности контроля путем выявления дефектов при значениях отношения сигнал/шум, близких к единице. Цель достигается введением блока управления, трех устройств сравнения, трех блоков памяти, четырнадцати ключей, четырех сумматоров, генератора, двух индикаторов, счетчика, двух детекторов, трех = сО блоков вычитания, двух блоков деления, двух блоков умножения и установлением между ними новых связей.

1 з.п. m — лы, 2 ил.

1642340 памяти. Выход третьего ключа 16 подключен к первым входам первого блока

24 вычитания, первого 25 и второго

26 сумматоров. Выход четвертого ключа 17 подключен к второму входу пер5 ваго олока 24 вычитания и первым входам третьего 27 и четвертого 28 суммато1 ов, Выход пятого ключа 18 подключен к вторым входам сумматоров 25 и 26. Выход шестого ключа 19 подключен к вторым входам сумматоров 27 и

28. Выходы седьмого ключа 20 и восьмого ключа 21 подключены к третьему и четвертому входам второго сумматора

26. Выходы девятого 22 и десятого 23 ключей подключены к третьему и четвер. тому входам четвертого сумматора 28.

Выход первого блока 24 вычитания подключен к первому входу первого блока !

29 умножения. Выход первого суммато-! ра 25 подключен к первому входу второго блока 30 вычитания, а выход сумматора 27 — к его второму входу. Вы,ход блока 30 вычитания через первый 25 олок 31 деления подключен к второму входу блока 29 умножения. Выход сумматора 26 подключен к первому входу, а выход сумматора ?Я вЂ” к второму входу третьего блока 32 вычитания, выход которого через второй блок 33 деления подключен к первому входу второго блока 34 умножения, второй вход которого подключен к выходу блока умножения 29, а выход подключен через одиннадцатый ключ 35 к входу третьего блока 36 памяти. Второй вход ключа 35 подключен к четвертому выходу

14 БУ 1, Выход блока 36 памяти подключен к первому входу двенадцатого ц ключа 37, второй вход которого подключен к пятому выходу 15 БУ 1, а выход подключен одновременно к входу первого индикатора ЗЯ, через последовательно соединенные первый детектор 39, первое устроиство 40 сравнения к первому входу тринадцатого ключа 41, через последовательно соединенные второй детектор 42, второе устройство сравнения 43 подключен к втоРому вхо- 50 ду тринадцатого ключа 41. Выход генератора 44 через последовательно соединенные ключ 41, счетчик 45 подключен к первому входу четырнадцатого ключа 46, второй вход которого под-, ) ключен к выходу устройства 43 сравнения, а выход — к входу второго индикатора 47. Выход двенадцатого ключа

37 через третье устройство 48 сравнения подключен к входу третьего индикатора 49. На вторые входы блоков деления и устройств сравнения подаются опорные напряжения, Представленная на фиг. 2 структурная схема блока управления 1 содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ) 50, выход которого подключен к первому входу пятнадцатого ключа

51, первый триггер 52 с первым и вто. рым входами, причем выход ключа 51 через первый счетчик 53 подключен к второму входу триггера 52, второму входу шестнадцатого ключа 54 и первому входу второго триггера 55. Выход первого триггера 52 является первым выходом 11 БУ 1, он подключен к второму входу первого ключа 7. Первый вход ключа 54 подключен к выходу ГТИ

50, а выход через второй счетчик 56 подключен .к второму входу триггера

55, второму входу семнадцатого ключа 57 и первому входу третьего триггера 58. Выход второго триггера 55 является вторым выходом 12 БУ 1 и подключен к второму входу второго ключа 9. Первый вход ключа 57 подключен к выходу ГТИ 50, а выход через третин счетчик 59 — к второму входу третьего триггера 58, второму входу восемнадцатого ключа 60 и первому входу четвертого триггера 61. Выход триггера 58 является третьим выходом

13 ьУ 1 и подключен к входам ключей

16-23. Первый вход ключа 60 подключен к выходу ГТИ 50, а выход через четвертый счетчик 62 — к второму входу триггера 61, к второму входу девятнадцатого ключа 63 и первому входу пятого триггера 64. Выход четвертого триггера 61 является четвертым выходом

14 ьУ 1 и подключен к второму входу одиннадцатого ключа 35. Первый вход девятнадцатого ключа 63 подключен к выходу ГТИ 50, а выход через пятый счетчик 65 подключен к второму входу пятого триггера 64, к второму входу семнадцатого ключа 57, к первому входу третьего триггера 58 и входу шестого счетчика 66. Выход пятого триггера 64 соединен с выходом второго триггера 55 и является вторым, выходом 12 ьУ 1. Выход счетчика 66 подключен к второму входу. двадцатого . ключа 67 и первому входу шестого триггера 68, Первый вход ключа 67 подклю-, чен к выходу ГТИ 50, а выход через седьмой счетчик 69 подключен к второ1642340 му входу триггера 68, выход которого является пятым выходом 15 БУ 1 и под-ключен к второму входу двенадцатого ключа 37. Кнопка 70 "Пуск" подключена

5 к второму входу ключа 51 и к первому входу первого триггера 52.

Устройство работает следующим образом.

Выявление дефекта из реализации, содержащей большой уровень шумов, про водится посредством вычитания величин, получаемых усреднением по соседним неперекрывающимся участкам реализации; использования произведения полученных разностей, Запуск устройства осуществляется кнопкой 70 "Пуск" БУ 1. При этом запускается механизм перемещения объекта контроля. Объект перемещается впро- 20 странстве между источником 2 и детектором 3 излучения . Одновременно запускается логическая схема БУ 1 и, соответственно> вся схема обработки информации. Излучение от источника 2 излу- 25 чения проходит через контролируемый объект и поступает на детектор 3 излучения. Излучение, прошедшее через объект, несет информацию о его внутренней структуре и дефектах. Детектор 30

3 излучения преобразует излучение в электрические сигналы. Эти сигналы поступают на интегратор 4, позволяющий получить огибающую импульсов детектора. С выхода интегратора 4 сигналы через усилитель 5 поступают на аналого-цифровой преобразователь 6. Преобразованные в цифровую форму сигналы

Х поступают в схему обработки информации, Синхронизующим, узлом устройства является БУ 1. На его выходах через определенные промежутки времени появляются сигналы, управляющие отдельными блоками устройства, После запуска устройства на первом выходе 11 БУ 1 появляется управляющий сигнал, который открывает первый ключ 7. Это осуществляется следующим

1 образом. Сигнал от кнопки "Пуск" поступает на ключ 51 и триггер 52, Триггер 52 переходит во второе устойчи.вое состояние. На его выходе появляется управляющий сигнал, Одновременно открывается ключ 51, и импульсы от

ГТИ 50 поступают на первый счетчик

53, По истечении времени, необходимого для записи исходной реализации в блок памяти 8, на выходе счетчика 53 появляется сигнал„ который поступает на второй вход триггер» 52, и управляющий сигнал оканчивается. Выход триггера 52 является первым выходом

11 БУ 1, и управляющий сигнал с него поступает на второй вход первого ключа 7, Через ключ 7 запоминается реализация исходного процесса в первом блоке 8 памяти. После этого появляется сигнал на втором выходе 12 БУ 1.

Длительность сигнала соответствует времени, в течение которого первые восемь отсчетов исходной реализации переписываются во второй блок 10 памяти. Для этого сигнал с выхода счетчика 53 поступает на второи вход шест надцатого ключа 54 и на первый вход второго триггера 55„ Триггер 55 переходит во втор е устойчивое сссгояпие, и на его выходе появляется управляющий сигнал, Ключ 54 открывается, и импульсы от ГТИ 50 поступают на вход второго счетчика 56. Выход триггера

55 является вторым выходом 12 БУ и его управляющий сигнал поступает на второй вход ключа 9. Сигнал суще ствует время, неооходимое для пере дачи первых восьми отсчетов из первого блока 8 памяти во "-.:.торой блок 10.

После этого сигнал с выхода счетчика 56 поступает на второй вход триггера 55, он возвращается в первое устойчивое состояние, и управляющий сигнал оканчивается. По окончании этого сигнала появляется сигнал на третьем выходе ":3 БУ 1. Этот сигнал поступает на первые входы однотипных ключей (с третьего по десятый) 16-23, Время существования сигнала соответствует времени одновременного считывания всех восьми отсчетов Х -Х> из блока 10 памяти, Для этого сигнал с выхода счетчика 56 одновременно поступает на вход семнадцатого ключа 57 и на вход третьего триггера 58, Триггер 58 переходит во второе устойчивое состояние и на его выходе появляется управляющий сигнал . Кточ

57 открывается, и импульсы от ГТИ 50 поступают на вход третьего счетчика

59. Выход триггера 58 является третьим выходом 13 БУ 1, и его управляющий сигнал поступает на вторые входы ключей 16-23, которые открываютсяр и сигналы из второго блока 10 памяти поступают в дальнейшую схему обработки информации, После этого сигнал с выхода счетчика 59 поступает на второй вход триггера 58. он возвращает1642340 ся в первое устойчивое состояние, и управляющий сигнал оканчивается, Отсчеты из блока 10 памяти поступают на систему сумматоров и Ьлоков вычита. 5 ния. Здесь накапливаются и обрабатываются суммы по непересекающимся отсчетам реализации. Через ключи третий 16 и четвертый 17 соседние отсчеты Х 4 и Х> поступают на входы перво- 10

ro блока 24 вычитания. Одновременно отсчет Х через ключ 16 поступает на первые входы первого и второго сумматоров 25 и,26, а отсчет Х . через ключ 17 — на первые входы третьего и четвертого сумматоров ?7 и

28. Отсчет Xз через пятый ключ 18 поступает на вторые входы сумматоров

25 и 26, а отсчет Х < через шестой ключ 19 поступает на вторые входы сумматоров 7 и 28, Таким образом, в сумматорах 25 и 27 накапливаются непересекающиеся суммы по двум отсчетам. Отсчеты Х, и Х < через седьмой и восьмой ключи 20 и 21 поступают на третий и четвертый входы второго сумматора 26, Отсчеты Х7 и Х> через"

„- вятый v. десятый ключи 22 и 23 поступают на третий и четвертый входы четвертого сумматора 28.Д В сумматорах

26 и 28 накапливаются непересекающиеся суммы по четырем отсчетам. Затем берется разность полученных сумм, нормализуется и берется произведение полученных величин.С выхода первого

35 блока 24 вычитания сигнал подается на первый вход первого блока 29 умножения. В данном случае деление на единицу не производится. Сигналы с выходов первого сумматора 25 и третьего 40 сумматора 27 подаются на входы второго блока 30 вычитания, Полученная разность делится на 2 в первом блоке 31 деления, и полученная величина подается на второй вход блока 29 умножения. Сигналы с выходов второго 26 и четвертого 28 сумматоров подаются на входы третьего блока 32 вычитания.

Полученная разность делится на четыре .во втором блоке 33 деления и подается на второй блок 34 умножения, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 29 умножения, Полученное произведение через одиннадцатый ключ 35 запоминается в качестве пер55 вого отсчета в третьем блоке 36 памяти. Запоминание производится по сигналу с четвертого выхода 14 БУ 1.Этот сигнал формируется следующим образом.

Сигнал с выхода третьего счетчика

59 одновременно поступает на вход восемнадцатого ключа 60 и четвертого триггера 61. Триггер переходит во второе устойчивое состояние, и на его выходе появляется управляющий сигнал, Ключ 60 открывается, и импульсы от

ГТИ 50 поступают на вход четвертого счетчика 62, Выход триггера 61 является четвертым выходом 14 БУ i u его управляющий сигнал поступает. на второй вход одиннадцатого ключа 35, который позволяет отсчет, получаемый во втором блоке 34 умножения, запомнить в третьем блоке 36 памяти. Затем появляется управляющий сигнал на втором выходе 12 БУ 1, срабатывает второй ключ 9, и один отсчет из первого блока 8 памяти переписывается во второй блок 10 памяти, причем информация в олоке 10 памяти сдвигается: Х на место Х,, Х у на место Х и т.д., а

Х на место Х . Последовательность работы блоков 8-35 повторяется. Полученный после преобразования второй отсчет через ключ 35 записывается в третий блок 36 памяти и т.д., пока не будет обработана вся реализация, содержащаяся в первом блоке

8 памяти. Если в блоке памяти 8 М отсчетов, то число таких циклов будет

М-8 и, соответственно, в блоке 36 памяти запомнится M — 8 отсчетов.

Многократное повторение работы блоков организовано следующим образом, Сигнал с выхода четвертого счетчика о2 одновременно поступает на девятнадцатыи ключ 63 и пятый триггер 64, Триггер переходит во второе устойчивое состояние, и íà его выходе появляется управляющий сигнал . Этот сигнал через второй выход 12 БУ подается на второй вход второго ключа 9.

Начинает формироваться второй отсчет преобразованной реализации. Сигнал на выходе триггера 64 существует проежуток времени, необходимый для переиси очередного девятого отсчета из блока 8 памяти в блок 10 памяти. Затем счетчик 65 срабатывает, управляющий сигнал на выходе триггера 64 оканчивается. Одновременно сигнал с выхода счетчика.65 поступает на вход семнадцатого ключа 57 на вход третьего триггера 58 и.на вход шестого счетчика 66. Последовательность работы блоков 50, 57 — 66 повторяется

1642340

М-8 раз, Столько отсчетов набирается в счетчике 66. Таким образом обрабатьт вается вся исходная реализация.

11осле этого на выходе счетчика 66 поя вля ется управляющий сигнал, ко то5 рый поступает на второн вход двадцатого ключа 67 и на первый вход шестого триггера 68. Триггер 68 переходит во второе устойчивое состояние, и на его выходе появляется управляющий сигнал. Ключ 67 открывается, и импульсы от 1 гИ 50 поступают на седьмой счетчик 69. Через определенныг1 промежуток времени счетчик 69 срабатывает, триг. — 15 гер 68 переходит в первое устойчивое состояние, и сигнал на его выходе оканчивается. Выход триггера 68 является пятым выходом 15 БУ 1 и подключен к ВтОрОму ВхОду дВенадцатогО ключа 37. Информация из третьего блока

36 памяти через ключ 37 поступает на первый индикатор 38 и в схему определения размеров дефекта. Размер дефекта определяется следующим образом. 25

После преобразования исходной реализации в блоках 7-36 случайные помехи сглаживаются, а сигнал о дефекте огмечен двумя типами пиков: положительггой полярности — начало дефекта и от- 3р рицательнои полярности — конец дефекта. Амплитуда пиков значительно превосходит амплитуду исходного дефекта.

Поэтому с выхода ключа 37 сигнал подается на два детектора сигналов. Пер35 вый детектор 39 пропускает сигнал положительной полярности, соответствующий началу дефекта, Этот сигнал пос. тупает на первое устройство 40 сразнения, где Отсекается фон сигнала, и поступает на первый вход тринадцатого ключа 41, ключ открывается. При поступлении отрицательного пика, соответствующего концу дефекта, он проходит через второй детектор 42, поступает на.второе устройство 43 сравнения и далее на второй вход ключа 41, ключ закрывается. 11ока ключ 41 открыт, импульсы от генератора 44 посту— .пают на счетчик 45, Количество импульсов пропорционально протяженности дефекта. Одновременно сигнал с выхода устройства 43 сравнения поступает на вход четырнадцатого ключа 46, ключ открывается и величина, пропорциор

55 нальная размеру дефекта, с выхода счетчика 45 поступает на второй индикатор 47. Для определения размера дефекта по "глубина" прооненннанин радиан

И 3 ПИ гк OB С ВУХО,Ла КЛЮЧа 3 7 П Ода Е т я на третье устройство 48 сравнения.

Сигнал с его выхода подается йа третий индикатор 49. Спорные сигналы соответствуют фону с,"ггнала. После этого устройсгво вновь готоьо к работе.

Достоинством предлагаемого устройства является то. что оно позволяет выявлять дефекты из реализаций, имеющих величину отношения сигнал/шум, близкую к единице, прн этом повышается точность устройства. Это приводит к повышению достоверности получаемои информации о контролируемом объекте и, следовательно, повышает надежность кбнтр зля.

Формула изобретения

1. Устройство для неразрушающего контроля материалов и изделий, содержащее источник излучения, индикатор, блок вычитания, а также последовательно соединенные детектор излучения, интегратор, усилитель и аналого-цифровои преобразователь, о т л и ч ci ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля путем выявления дефектов при значениях отношения сигнал/шум, близких к единице, оно снабжено восемью ключами, тремя устройствами сравнения, тремя блоками памяти, четырьмя сумматорами, генераторсм, двумя детектораии, счетчиком, тремя блоками Вычитания, двумя блокамч деле-г ния, двумя блоками умножения, четЬгрнадцатью ключами и дополнительно двумя индикаторами, при этом первый выход первого ключа через первый блок памяти подключен к первому входу второго ключа, связанного Выходом с входом второго блока памяти, вторые входы первого и второго ключей подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления, первые входы с третьего по десятый ключей подключены к соответствующим выходам второго блока памяти, а вторые входы упомянутых ключей объединены и подключены к третьему выходу блока ynpàâëåния, выход третьего ключа подключен к первым входам первого блока вычитания, первого и второго сумматоров, выход четвертого ключа подключен к второму входу первого блока вычитания и к первыг входам третьего и четвертого сумматоров, выход пятого ключа подключен к вторым =-ходам первого и второго

1642340

1642.340

Составитель В. Скоробогатова

Техред Л.Олийцьис Корректор 1. Патай

Редактор M. Циткина

Заказ 1142 Тираж 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101