Устройство для контроля структурной целостности объекта Советский патент 1988 года по МПК G06F11/30 

1

ISO

CTI

Nl

to

рователи имдульсов .„, блок 5 преобразования кодов и определения момента срабатывания объекта, элемент НЕ 6, блоки 7 и 8 параллельно-последовательных сдвиговых регистров, коммутаторы 9-12, блоки 13 и 14 регистров, блоки 15, 16 и 17 мультиплексоров, счетчик 1ЩКЛОВ нагружения 18, реверсивный счетчик 19, демульти- плексор 20, блок 21 счетчиков, генератор 22 тактовых импульсов, блок 23 сравнения, блок 24 индикации и блок 25 управления. Сущность изобретения заключается в аппаратурной реализации строго последовательной регист- .рации номеров датчиков, сигнализирующих на определенном цикле нагружения о распространении структурного дефекта объекта испытаний. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной и.испытательной технике и может быть использовано для диагностики целостности конструкций при исследовании их структурной прочности. Цель изобретения - повьше- ние достоверности контроля состояния объекта. Устройство содержит датчики дефектов, коммутационное поле 2, элементы ИЛИ-НЕ , форми(Л

. 1

Изобретение относится к контрольно-измерительной и испытательной технике и может быть использовано для диагностики целостности конструкций, например, авиационных, автомобиль- ных, строительных и т.п. при исследовании их структурной прочности.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля состояния объекта.

Сущность изобретения состоит в обеспечении аппаратурной реализацией устройства строго последовательной регистрации номеров датчиков,сигнализирующих о нарушении cтpyктVpнoй целостности объекта (например, в процессе образования трещины). Кроме того, аппаратурная реализация позволяет определить цикл нагружения объек та,- на котором происходит направлен- ное разрушение структуры.

На Фчг.1 представлена функциональная схема устройства на фиг.2 - cxeма блока преобразования кодов и определения момента срабатьтанияу на фйг.З - функциональная схема блока управления.

Устройство содержит датчики Ь-1п дефектов, коммутационное п оле 2, элементы И-НЕ 3,-3f,, формирователи 4,-4 импульсов, блок 5 преобразования кодов и определения момента срабатывания, элемент НЕ 6, блоки 7 и 8 параллельно-последовательных сдвиговых регистров, коммутаторы 9-12, блоки 13 и 14 регистров, блоки 15-17 мультиплексоров, счетчик 18 циклов нагружения j реверсивный счетчик 19, демуль- типлексор 20, блок 21 счетчиков, генератор- 22 тактовых импульсов, блок 2 сравнения, блок 24 индикации,блок 25 управления информационные 26 и 27 и командные 28 и 29 входы и выходы 30-35 блока управления.

Блок 5 преобразования кодов и определения момента срабатьгоания содержит преобразователи 36,-36ц кода (десятичного в двоично-десятичный), первые 37,-37j , вторые 38,-38 и третий элементы ИЛИ.

,Блок 25 управления содержит первый элемент ИЛИ 39, элемент И 40, второй элемент ИЛИ 41, первый счетчик 42, первьй дешифратор 43, второй счетчик 44, второй дешифратор 45, третий элемент ИЛИ 46, элементы 47 и 48 задержки.УстройствЪ работает следующим образом.

Коммутационное поле 2 обеспечивает подключение каждого датчика из массива датчиков 1 к первому входу соответствующего .элемента 3. При исследЪ- вании долговременной прочности объекта формирователи 4 контролируют замкнутое состояние датчиков путем определения наличия нулевого потенциала датчика относительно общей шины. В случае возникновения повреждения объекта, например трещины, последовательно во времени происходит размыкание датчика, его потенциал относительно общей шины скачком изменяется, в результате чего при наличии разрешающего потенциала на вторых входах элементов ц скачком изменяется потенциал на входе соответствующего формирователя 4, которьй

формирует импульс напряжения малой длительности, поступающий на один из входов блока 5.

Информация о числе циклов нагру- жения объектов в виде импульсного кода поступает с системы нагружения на вход счетчика 18, который подсчитьша- ет число импульсов и формирует двоично-десятичный код, соответствующий числу циклов нагружения. При срабатывании одного из датчиков 1 импульс, сигнализирующий о наличии обрьша, поступает на управляющие входы .блоков 7

и 8 регистров. В первые ячейки регист-15 сбрасывая его, и на вычитающий вход

35

ров этих блоков производится запись кодов, подаваемых в зтот момент на их информационные входы с выхода блока 5. Одновременно этот импульс поступает на суммирующий вход счетчи- 20 ка 19, на выходе которого образуется код, соответствующий единице - количеству сработавших датчиков. Этот же импульс, пройдя через элемент НЕ 6 в виде сигнала запрета поступает на вто- 25 рыв входы элементов 3. Если в этот момент происходит срабатьгаание еще одного датчика 1, то соответствующий формирователь 4 вьщает импульс только после окончания сигнала запрета, ЗО вызванного предыдущим срабатыванием.

Параллельньм код с выхода счетчика 19 поступает на управляющие входы коммутаторов 9 и 10, которые подсое- диняют к своим выходам входы первых ячеек блоков 7 и 8. Одновременно код с выхода счетчика 19 поступает на входы элемента 39, на выходе которого появляется потенциал высокого уровня. Элемент 40 начинает пропускать им-.,, пульсы генератора 22 на вход счетчика 42, и образующийся код с его выхода поступает на управляющие входы блоков 15-17 и демультиплексора 20. Блок 15 по очереди подключает выходы дс регистров блока 13 к первым входам блока 23. В это же время на второй вход блока 23 подается код, соответ- ствукяций номеру первого сработавшего датчика (например, 0011 0111). А так как в начальный момент времени в блоке 13 регистров записан нулевой код, то совпадения не происходит, и код на выходе 32 возрастает до тех пор, пока не примет значения, равного количеству регистров в бло- ке 13.

В этот момент дешифратор 43 вьщает сигнал, KOTOpbrii поступает на упра влягр50

с Q

4257204

Щие входы блоков 13 и 14 и осуществляет запись в них кодов, подаваемых на их информационные входы, а также 1- изменяет состояние счетчика 44, увеличивая код на его выходах на единицу. Это приводит к тому, что выходы коммутаторов 11 и 12 оказываются подключенными к входам следующих регистров в блоках 13 и 14, а сигнал с выхода 31, задержанный в блоке 47 на время переходных процессов в счетчике 44 и блоках 13 и 14, поступает на вход установки в О счетчика 42,

5

0 5 О

,, с

0

счетчика 19, уменьшая код на его выходах на единицу. Если за время обработки предьщущего кода не произошло следующего срабатьшания датчиков, то выходной код счетчика 19 становится равным нулю, элемент И 40 перестает пропускать импульсы от генератора 22 на вход счетчика 42. На этом обработка информации заканчивается. Возобновляется она при срабатывании следующего датчика или повторном замыкании-размыкании уже срабо - тавшего датчика.

При срабатьшании следующего датчика, например с номером 86, происходит запись кода 1000 0110 в первые ячейки блока 7 и кода номера цикла нагружения, воспроизводимого в дан- ньй момент системой нагружения, в первые ячейки блока 8. Предьщущая информация, находившаяся в этих ячейках блоков 7 и 8, сдвигается вправо. Код на выходе счетчика 19 увеличивается на единицу, с помощью коммутаторов 9 и 10 осуществляется подключение выходов первых ячеек регистров к выходам этих коммутаторов. Цикл обработки информации повторяется аналогично предыдущему случаю.

Если за время обработки информации происходит срабатывание еще одного датчика, то код этого датчика записывается в первые ячейки блока 7, код, который обрабатьгоается в данный момент, сдвигается вправо в данном блоке. Одновременно увеличивается на единицу код, записанный в счетчике 19, .коммутатор 9 подключает к своим выходам выходы второго регистра блока 7, т.е. код на выходе .блока 9 не меняется. После записи содержимого второго регистра блока 7 в блок 13 содержимое счетчика 19 уменьшается на единицу, блок 9 .подключает к

своим выходам выходы первого регистра блока 7, Счетчик А2 после сброса на О начинает подсчитывать импульсы, поступающие на его вход, т.е. цикл обработки информации повторяется.

В случае повторного замыкания-размыкания уже сработавшего датчика система работает в аналогичном режиме до MOMeHTaj когда блок 23 выдает сигнал совпадения кодов. Этот сигнал поступает на вход демультш1лексора 20 который подклю 1ает свой вход к входу того счетчика в блоке 21 счетчиков, номер которого соответствует номеру регистра в блоке 13 Это достигается тем, что блоки 15-17 и демультиплек- сор 20 управляются одним и тем же кодом. Однорременно сигнал совпадения поступает на вход 26, задерживается блоком 47 на время переходньгх процессов в блоке счетчиков и регистрах, осуществляет сброс счетчика 42 и поступает на вычитающий вход счетчи- ка 19, уменьшая записанный в нем код на единицу. При полном заполнении блоков 13 и 14 регистров дешифратор 45 вьщает сигнал, который информирует о необходи1 ости остановки нагруже- НИН конструкции.

Для того чтобы вывести данные из блоков 13 и 14 регистров на блок 24, подаются импульсы на вход-29, которые подсчитываются счетчиком 42, и на выходе 32 блока 25 управления формируется код, поступающий на управляющие входы блоков 15-17, которые по очереди подсоединяют выходы блоков 13 и 14 и блока 21 к входам бло- ка 24. Одновременно импульсы управления, задерживаясь на величину, равную длительности переходных процессов в блоках 15-17, поступают на управляющий вход блока 24. Таким об- разом можно просмотреть содержимое блоков 13 и 14 и блока 21 в последовательности, соответствующей порядку их заполнения.

Не используемые на данном этапе испытаний датчики или датчики, сработавшие на предьщущем этапе испытаний, исключаются из рассмотрения с помощью перемычек коммутационного поля 2, которые имитируют замкнутое состояние этих датчиков.

Блок 5 работает следующим образом. На представленной структурной схеме блока 5 (фиг.2) п 100 входов. Преобразователи 36 десятичного кода в двоично-десятичный представляют собой комбинационные схемы на 10 входов и выхода. Пусть происходит срабатьтание тридцать седьмого датчи ка. Тогда на седьмой вход третьего преобразователя 36 кода поступает импульс напряжения, В результате на выходе этого преобразователя выдаетс ,параллельный импульсный код 0111. А так как выходы преобразователей 36 поразрядно объединены в МОНТАЖНОЕ ,ИЛИ, то на выходе элементов 37 появляется код 0111, что соответствует 7 в младшем десятичном разряде номера сработавшего датчика. Одновременно на выходе элемента 38, подключенного к выходам третьего преобразователя , появляется импульс который поступает на третий вход преобразователя 36,, кода. На выходах последнего появляется код 0011, что соответствует 3 в старшем десятичном разряде номера сработавшего датчика. На выходе элемента 384 появляется импульс, сигнализирующий о наличии обрьгоа одного из датчиков 1.

Ф о рмула изоб тения

1 о Устройство для контроля структурной целостности объекта, содержащее п датчиков дефектов, генератор тактовых импульсов, блок сравнения, счетчик циклов нагружения, блок индикации и блок управления, отличающееся тем, что, с целью . повьшения достоверности контроля состояния объекта, в него введены п элементов И-НЕ, п формирователей импульсов, блок преобразования кодов и определения момента срабатывания объекта, блок счетчиков, элемент НЕ, два блока параллельно-последовательных сдвиговых регистров, четьфе коммутатора, два блока регистров, три блока мультиплексоров, реверсивный счетчик, демультиплексор и коммутационное поле, входы и выходы которого соединены соответственно с выходами датчиков неисправносте и с первыми входами элементов И-НЕ, выходы которых связаны с входами со- атветствующих формирователей импульсов, выходы которых подключены к информационным входам блока преобразования кодов и определения момента срабатьшания объекта, информацион71

ный и синхронизирующий выходы которого соединены соответственно с информационным входом первого блока параллельно-последовательных сдвиговых регистр ов и с управляющими входами первого и второго блоков параллельно последовательных сдвиговых регистров связанными с суммирующим входом реверсивного счетчика и с .входом эле- мента НЕ, выход которого подсоединен к вторым входам элементов И-НЕ, выход счетчика циклов нагружения соединен с информационным входом второго блока параллельно-последовательных сдвиговых регистров, информационные входы первого блока параллельно-последовательных сдвиговых регистров соединены с информационными входами первого коммутатора, выходом связан- ного с информационным входом второ- го коммутатора и с вторым входом блока сравнения, вьгход второго коммутатора подключен к информационному входу первого блока регистров, выходы которого соединены.с информационными входами первого блока мультиплексоров, выходом подсоединенного к первому входу блока сравнения и к первому информационному входу блока и,ндика- ции, информационные выходы второго блока параллельно-последовательных сдвиговых регистров соединены с информационными входами третьего коммутатора, выход которого связан с ин- формационным входом четвертого коммутатора, выходом соединенного с информационным входом второго блока регистров, информационные выходы которого подключены к информационным входам второго блока мультиплексоров, выходом соединенного с вторым информационным входом блока индикации, выход блока сравнения связан с информационным входом демультиплексора и с первым информационным входом блока управления, выходы демультиплексора подсоединены к информационным входам блока счетчиков, информационные выходы которого соединены с информа- ционными входами третьего блока мультиплексоров, выходом подключенного к третьему информационному входу блока индикации, выход .реверсивного

счетчика соединен с управляющими входами первого и третьего коммутаторов и с вторым информационным входом блока управления, выход генератора тактовых импульсов связан с первым

57

5 о 5 о g Q. g Q

5

208

командным входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющими входами второго и четвертого коммутаторов, второй выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго блоков регистров , третий выход блока управления соединен с управляющими входами первого, второго и третьего блоков мультиплексоров и демультиплексора,, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом блока индикации, шестой выход блока управления соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, информационный вход счетчика циклов, второй командный вход и пятый выход блока управления являются соответственно задающим, управляющим входами и выходом устройства,

вым командным входом блока управлени второй вход второго элемента ИЛИ является BTOpbw командным входом блока управления и объединен с входом втор го элемента задержки, выход второго элемента ИЛИ соединен со счетным входом первого счетчика, выход которого связан с входом первого дешифратора и является третьим выходом блока уп- равления, выход первого дешифратора подключен к счетному входу второго с тетчика, к первому третьего э|1емента ИЛИ и является вторым выхо- блока управления, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом пер

20

10

вого элемента задержки, выход которого соединен с входом сброса в нуль первого счетчика и является шестым выходом блока управления, выход второго счетчика соединен с входом второго дешифратора и является первым выходом блока управления, выход второго дешифратора является пятым выходом блока управления, второй вход третьего элемента ИЛИ является первым информационным входом блока управления, выход второго элемента задержки является четвертым выходом бло ка управления.

iO

5

шт

Иг

С

«ч

о ем