Цифровое устройство вихретокового контроля

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий в машиностроении. Цель изобретения - повышение точности контроля. Устройство содержит генератор t, вихретоковый преобразователь 2, блок 3 обработки, аналогоцифровой преобразователь 4, блок 5 сравнения, генератор 6 тактовых импульсов , счетчик 7, три блока 8, 12, 14 памяти, вычислительный блок 9, два сумматора 10, 13, цифровой индикатор 11, регистр 15, два элемента ИЛИ 16,18, элемент И 17. Устройство позволяет производить как интерполяцию передаточной характеристики, так и экстраполяцию с выдачей признаков участков экстраполирования, а также качественно оценивать режим контроля. Если, например, известно максимальное значение Кп для данного режима контроля (тип вихретокового преобразователя 2, контролируемый материал и т.д.), отличное от кода с/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 и 27/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

°, л Л! .(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фь

О

ОО

ЬЭ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840039/28 (22) 18.06.90 (46) 23.07.92. Бюл. М 27 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Физико-механического института им. Г.В.Карпенко (72) B.ß,Bëàäû÷èí и В.Н.Учанин (56) Авторское свидетельство СССР

1лЬ 1323943, кл. G 01 И 27/90, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1670555, кл. G 01 и 27/90, 1989, Учанин В.Н., Калинин Н.П., Зыбов B.Н..

Грабский l0.С, Вихретоковый структуроскоп для выявления газонасыщенных слоев изделий из титановых сплавов. — Техн. диагностика и неразруш. контроль. 1989, М 4. с.

68-71.

Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы./Под ред. С,В,Якубовского.—

М.: Радио и связь, 1989.

Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы./Справочник. — M. Радио и связь, 1987., >5U„„1749821A1

2 (54) ЦИФРОВОЕ УстРОйСтВО ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий в машиностроении. Цель изобретения— повышение точности контроля. Устройство содержит генератор 1, вихретоковый преобразователь.2, блок 3 обработки аналогоцифровой преобразователь 4, блок 5 сравнения, генератор 6 тактовых импульсов, счетчик 7, три блока 8, 12, 14 йамяти, вычислительный блок 9, два сумматора 10, 13, цифровой индикатор 11, регистр 15, два элемента ИЛИ 16, 18, элемент И 17. Устройство позволяет производить как интерполяцию передаточной характеристики, так и экстраполяцию с выдачей признаков участков зкстраполирования. а также качественно оценивать режим контроля. Если, например, известно максимальное значение К для данного режима контроля (тип вихретокового преобразователя 2, контролируемый материал и т.д.), отличное от кода

1749821

11.„11(например, Кл - 001...11), то в случае

II

К > Кя нэ всем участке эппроксимируемой передаточной характеристики сигнал с выхода блока 5 сравнения через элемент ИЛИ

18 удерживает индикатор 11 е отключенном состоянии, что сигнализирует об изменении режима контроля и исключает ложные показания индикатора, Наличие в устройстве

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля качества материалов и иэделий s машиностроении.

Известно цифровое устройство вихретокового контроля, содержащее последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь, блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, сумматор и цифровой индикатор, последовательно соединенные блок фиксированных напряжений и мультиплексор, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам сумматора и цифроаналогового преобразователя, а второй вход мультиплексора соединен с вторым выходом аналога-цифрового преобразователя, Однако известное устройство имеет низкую точность вследствие отсутствия возможности зкстраполирования передаточной функции.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровое устpoAGTBo . вихретокового контроля, содержащее последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь, блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, генератор тактовых импульсов, счетчик, первый блок памяти. вычислительный блок. первый сумматор и цифровой индикатор, втОрой вход которого подключен к выходу блока сравнения, последовательно соединенные второй блок памяти, вход которого соединен с выходом счетчика, а выход подключен ко второму входу блока сравнения, и второй сумматор, второй вход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, а выход соединен с вторым входом вычислительного блока. и третий блок памяти, включенный между счетчиком и первым сумматором, цифровых блоков создает возможность использовать внешние вычислительные средства как для задания кодов К, сги Ьо, так и для их определения в процессе предварительной настройки, а также производить с помощью внешних вычислительных средств дальнейшую обработку результатов контроля. 3 ил., 1 табл.

Недостатком известного устройства является низкая точность вследствие вычисления значений передаточной характеристики между узловыми точками (интерполяция) и

5 отсутствие возможности вычислений за отрезками узловых точек (экстраполяция).

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет интерполирования и . зкстраполирования передаточной характе10 ристики.

Изобретение позволит оценивать изменение режима контроля, а также использовать для дальнейшей обработки результатов контроля внешние цифровые вычислитель15 ные и управляющие устройства в автоматизированной системе вихретокового контроля.

Указанная цель достигается тем, что цифровое устройство вихретокового контроля, содержащее последовательно

20 соединенные генератор, вихретаковый преобразователь, блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, генератор тактовых импульсов, счетчик, первый блок памяти, вычислитель25 ный блок, первый сумматор и цифровой индикатор, второй блок памяти, включенный между выходом счетчика и вторым входом блока сравнения, второй сумматор, включенный между выходом аналого-цифрового

30 преобразователя и вторым входом вычислительного блока и третий блок памяти, включенный между выходом счетчика и вторым входом первого сумматора, снабжено последовательноо соединенными регистром, 35 вход управления которого подключен к генератору тактовых импульсов, а выход соединен с вторым входом второго сумматора

: и первым элементам ИЛИ, подключенными к выходу второго блока памяти, и последа40 вательно соединенными элементом И, подключенным к выходу второго блока памяти, и вторым элементам ИЛИ. второй вход которога соединен с выходом блока сравне1749821 ния, а выход подключен к входу управления цифрового индикатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового устройства вихретокового контроля; на фиг. 2 — график, поясняющий работу устройства первого блока памяти; на фиг. 3 — пример выполнения вычислительного блока, Устройство (фиг, 1) содержит последовательно соединенные генератор 1, вихретоковый преобразователь (ВТП) 2, блок 3 обработки информации, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, блок 5 сравнения, генератор 6 тактовых импульсов. счетчик 7, первый блок 8 памяти, вычислительный блок 9, первый 10 сумматор и цифровой индикатор 11, второй блок 12 памяти, включенный между счетчиком 7 и блоком 5 сравнения, второй сумматор 13, включенный между АЦЙ 4 и вычислительным блоком 9, третий блок 14 памяти. включенный между . счетчиком 7 и первым сумматором 10, последовательно соединенные регистр 15, первый вход которого соединен с выходом второго ЗУ 12, второй вход подключен к выходу генератора 6 тактовых импульсов, а выход подключен к второму входу вы го сумматора 13. и первый элемент ИЛИ 16, выход которого соедйнен с первым выходом

19 устройства. Устройство содержит также 30 последовательно соединенные элемент И . - 17, вход которого подключен к выходу вто- рого ЗУ 12. а выход соединен с вторым выходом 20 устройства, и второй элемент ИЛИ

18, второй вход которого подключен к выхо-. 35 ду блока 5 сравнения. а выход соединен с вторым входом цифрового индикатора 11,.

Устройство работает следующим образом.

Генератор питает ВТП 2, сигнал с выхода которого поступает в блок 3 обработки информации. На выходе последнего появляется постоянное напряжение, величина которого зависит от контролируемого параметра, например от электропроводно- 45 сти 0, как показано на фиг. 2. Эта зависи-, мость разбивается Hà и линейных участков; количество которых определяется требуемой точностью кусочно-линейной аппрокси- мации и количеством фиксируемых 50 значений контролируемого параметра, например контрольных образцов с фиксированными значениями электропроводности о>. Напряжение.с выхода блока 3 обработки информации поступает на вход АЦП 4, где 55 преобразуется в двоичный код К, В первом блоке 12 устройства в порядке возрастания ад,асов хранятся значения двоичных кодов К для всех и значений контролируемого параметра в узловых точках и максимально возможное значение K> . равное единичному коду {К/ = 11...11).

В таблице представлено содержимое блоков 8, 12 и 14 памяти.

В блоке 12 под нулевым адресным кодом хранится двоичный код К1, соответствующий значению контролируемого параметра о1, Под первым адресом- код К, соответствующий значению а2 и т.д. (фиг, 2).

Значения двоичных кодов К определяются для узловых значений контролируемого параметра в процессе предварительной настройки устройства. Количество ячеек памяти в блоке управления должно быть на единицу больше количества узлов. При количестве узлов. равному и. в (и + 1)-й ячейке памяти хранится максимально возможный код Kn - 11...11. Значение параметра ол определяется как проекция на ось о точки пересечения уровня !4 с предложением отрезка между узлами и-1 и и.

В блоке 14 памяти по порядку возрастания адресов хранятся и двоичных кодов значений контролируемого параметра а (фиг.

3). Так, под нулевым адресом в блоке 14 хранится двоичный код с4. В простейшем сяучае 6b О (фиг. 2). Для повышения точности экстраполяции определяется oo 0 при K - О. Иод первым адресом в блоке 14 хранится двоичный «од о1, под вторым — cn и т,д. 8 и + 1 ячейке памяти (следующей после последней узловой) хранится двоичный кодсъ. Значения двоичных кодов значений 0п и приращений о -и -> также устанавливаются в процессе предварительной настройки устройства.

8 исходном состоянии счетчик 7 и регистр 15 сброшены и на их выходах присутствуют нулевые коды. Нулевой адресный код выбирает из блоков 12; 8 и 14 памяти соответствующие коды К1, о -оо и а,; Полученный в процессе контроля на выходе

АЦЙ4двоичныйкод К сравнивается в блоке

5 сравнения с кодом К1. В случае выполнения неравенства Ki K> (точка 1, как показано на фиг. 2) на выходе блока 5 сравнения появляется сигнал, запрещающий работу генератора 6 тактовых импульсов и через второй элемент ИЛИ 20, разрешающий работу цифрового индикатора 11.

Нулевой код на выходе регистра 15 через первый элемент ИЛИ 1б формирует нулевой сигнал на выходе 19, сигнализирующйй о нахождении искомого значения перед первой узловой точкой, Сумматор 13 вычисляет разницу кодов на выходе АЦП 4 Ki и на выходе регистра 15 — ЬК - Кь Выходной двоичный код b_#_i с I

1749821 выхода сумматора 13 подается на вход вычислительного блока 9.

Пример выполнения вычислительного блока 9 представлен на фиг. 4. Блок 9 содержит первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 21, цифровые входы которого подключены к выходам блока 8, второй ЦАП

22. цифровые входы которого подключены к выходам сумматора 13, а опорным напряжением служит напряжение с выхода ЦАП 21.

Сигнал с выхода ЦАП 22 подается на аналоговый вход АЦП 23, цифровые выходы которого подключены к первому входу первого сумматора 10. Первый ЦАП 21 и 23 АЦП имеют одно и то же опорное напряжение

Ucn.

Таким образом, выходной двоичный код

AKi с выхода сумматора l3 подается нз цифровые входы ЦАП 22. на аналоговый вход которого поступает напряжение с выхода

ЦАП 21, преобразованное из двоичного када йг = а1 — ao, поступающего на цифровые входы ЦАП 21. На выходе ЦАП 22 имеется аналоговый сигнал hojь который посредством АЦП 23 преобразуется в цифровой код, поступающий на вход сумматора 10, Сумматор 10 находит сумму ц = e + hoi, которая подается иа вход цифрового индикатора 6, В случае вйполнения неравенства K> >

К1 сигнал нз выходе блока 5 сравнения, постуйзющий на управляющий вход генератора 6 тактовых импульсов, разрешает его работу, а через элемент ИЛИ 18 запрещает работу цифрового индикатора 11, Срезом выходного импульса генератора 6 тактовых импульсов код К1 переписйвается иэ блока 12 в регистр 15, нз выходе элемента ИЛИ 16 появляется единичный потенциал, сигнзлизирующий о попаданиирабочей точки между узлами. По спаду выходного импульса генератора 6 тактовых импульсов изменяется адрес блока управления, на выходе которых появляются новые коды. В оаределанный момент выполняется соотношение К1 < К АКл (напРимеР, точка 1 фиг; 2). Тогда йз выходе сумматора 13 имеется код- hK - К вЂ” Q, на выходе блока 8— . код Ь = оЗ вЂ”, на выходе блока 14 — код а, на вйходе вычислительного блока 9 — код

Ьс и на выходе сумматора 10 — код я =щ +Ьс5.

При выполнении соотношения К > К„

И происходит выборка из блока 12 кода К>

11.„11, который через элемент И.17 формирует едйничный уровень на выходе 20, сигнализирующий о экстраполяции за узловой точкой (точка 1, фиг. 2). Одновременно К становится меньше K>, приостанавливается работа генератора 6 тактовых импульсов и разрешается работа цифрового индикатора 11.

На вйходе сумматора 13 имеется код

5 ЬК Ki" — Кп, на выходе блокэ8-. кодЬол =o> >-O> — 1, на выходе блока 14— код ал. На выходе вычислительного блока 9 — код Ь< и на выходе сумматора 10 — код

If а =0. +he.

10 Таким образам, предлагаемое устройство позволяет производить как интерполя-, цию передаточной характеристики, так и экстраполяцию с выдачей признаков участков экстраполирования (перед первым уз15 лом или после последнего). Кроме того, устройство позволяет качественно оценивать режим контроля, Если, например, изве- . стно максимальное значение К, для данного режима контроля (тип вихретоково20 га преобразователя 2, контролируемый материал и т.д.), отличное от кода 11...11 . (например, Ê -001...11), то в случае К > Kn нз всем участке аппроксимируемой передаточной характеристики сигнал с выхода бло25 ка 5 сравнения через элемент ИЛИ 18 удерживает индикатор 11 в отключенном состоянии, что сигнализирует об изменении режима контроля и исключает ложные показания индикаторав, Наличие в предлагае30 мом устройстве цифровых блоков создает. возможность использовать внешние вычислительные средства как для задания кодов

К, сгИЬО, так и для их определения в процессе предварительной настройки, з также

35 производить с помощью внешних вычислительных средств дальнейшую обработку результатов контроля.

Выполнение генератора 1, ВТП 2, блока

3 обработки может быть по известному. В

40 качестве АЦП 4, 23 можно использовать микросхемы типа К572ПВ1, в качестве ЦАП

21, 22 — микросхемы типа К572ПА1В, в качестве ЗУ 8, 12, 14 — микросхемы ПЗУ типа

КР556РТ5, Блок сравнения может быть вы45 палнен на основе цифрового компаратора

К561ИП2, в качестве сумматоров 10, 13 можно использовать микросхемы типа

К561ИМ1, s качестве счетчика 7- микросхемы типа К561ИЕ11, в качестве регистра—

50 микросхемы типа К561ИР9, генератор 6 тактовых импульсов собран на микросхеме типа К561ЛЕ5.

Формула изобретейия

Цифровое устройство вихретокового

55 контроля, содержащее последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь, блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, генератор тактовых импульсов, 1749821

10 счетчик, первый блок памяти, вычислительный блок. первый сумматор и цифровой индикатор, второй блок памяти, включенный между выходом счетчика и вторым входом блока сравнения, второй сумматор. включенный между выходом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом вычислительного блока, и третий блок памяти, включенный между выходом счетчика и вторым входом первого сумматора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено последовательно

A соединенными регистром, вход управления которого подключен к генератору тактовых импульсов. а выход соединен с вторым входом второго сумматора, и первым элемен5 том ИЛИ, подключенными к выходу второго блока памяти. и последовательно соединенными элементом И, подключенным к выходу второго блока памяти, и вторым элементом

ИЛИ, второй вход которого соединен с вы10 ходом блока сравнения, а выход подключен к входу управления цифрового индикатора.

1749821

Рбй7ЛЩ

4 °

I ° 4

Редактор Н.Гунько Техред М,Моргентал Корректор .М.Максимишинец

Заказ 2593 Тйраж Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета flo изобретениями открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская на6„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101