Устройство для контроля физико-механических свойств ферромагнитных изделий Советский патент 1989 года по МПК G01N27/80 

(Л

с

4

ОС ОС О2 4

3 в зависимости от цифрового кода на входе аналого-цифрового делителя 2, поступающего с блока 11 цифровой обработки по сигналу блока 16 управления. Введение датчика поля, расположенного внутри компенсационной обмотки 4 преобразователя, и подключение его выхода к первому входу коммутатора 8 позволяют по команде блока 16 управления подключить выход датчика 7 поля к входу аналого-цифрового преобразователя 9 и тем самым измерить текущее значение напряженности поля. Совокупность указанных блоков в. соответствии с программой работы блока 11 цифровой обработки обеспечивает стабилизацию поля намагничивания измерительного преобразователя. Использование второго 13 и третьего 14 блоков памяти дискретных отсчетов, циф- роаналогового преобразователя 15 и дифференциального ус,илителя 6, связанных с блоками 16, 11 управления и цифровой обработки измерительным преобразователем и коммутатором 8, позволяет производить автоматическую электронную компенсацию высокого начального уровня сигнала от эталонного изделия как при изменении йеличи- ны тока намагничивания в процессе адаптивного поиска оптимального тока намагничивания, так и при постоянной величине тока намагничивания в про, цессе обучения1, и контроля. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю физико - механических показателей ферромагнитных материалов и изделий и повышает точность контроля. Это достигается за счет введения между контроллером 1 тока намагничивания и генератором 3 тока намагничивания аналого - цифрового делителя 2, связаного с блоками 11,16 цифровой обработки и управления, что позволяет изменять величину тока намагничивания с выхода генератора 3 в зависимости от цифрового кода на входе аналого - цифрового делителя 2, поступающего с блока 11 цифровой обработки по сигналу блока 16 управления. Введение датчика поля, расположенного внутри компенсационной обмотки 4 преобразователя, и подключение его выхода к первому входу коммутатора 8 позволяет по команде блока 16 управления подключить выход датчика 7 поля к входу аналого - цифрового преобразователя 9 и тем самым измерить текущее значение напряженности поля. Совокупность указанных блоков в соответствии с программой работы блока 11 цифровой обработки обеспечивает стабилизацию поля намагничивания измерительного преобразователя. Использование второго и третьего блоков 13,14 памяти дискретных отсчетов, цифроаналогового преобразователя 15 и дифференциального усилителя 6, связанных с блоками 16,11 управления, цифровой обработки, измерительным преобразователем и коммутатором 8, позволяет производить автоматическую электронную компенсацию высокого начального уровня сигнала от эталонного изделия как при изменении величины тока намагничивания в процессе адаптивного поиска оптимального тока намагничивания, так и при постоянной величине тока намагничивания в процессе обучения и контроля. 1 ил.

Изобретение относится к нераэруша- ющему контролю физико-механических показателей ферромагнитных материалов и может быть использовано в машине- строении для контроля качества термической обработки изделий.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет стабилизации Напряженности поля измерительного

преобразователя и автоматической . ктронной компенсации сигнала измерительного преобразователя от эталонного изделия.

На чертеже представлена блок-схе- ма устройства для контроля физико-механических показателей ферромагнитных изделий.

Устройство содержит соединенные последовательно контроллер 1 тока на- магничивания, управляемый аналоге-, цифровой делитель 2, генератор 3 тока намагничивания, измерительный преобразователь, состоящий из двух идентичных обмоток: компенсационной 4 и измерительной 5, которые включены последовательно-встречно, и дифференциальный усилитель 6. Устройство содержит также последовательно соединенные датчик 7 поля намагничивания, размещенный внутри компенсационной обмотки 4, коммутатор 8, второй и третий входы которого подключены к выходам дифференциального усилителя

4

6 и измерительного преобразователя соответственно, аналого-цифровой преобразователь 9, первый блок 10 памяти дискретных отсчетов, блок 1 1 циф-4 ровой обработки сигнала и индикатор 12, второй блок 13 памяти дискретных отсчетов, первый вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя 9, а выход - к второму входу блока 11 цифровой обработки сигнала, последовательно соединенные третий блок 14 памяти дискретных отсчетов, первый вход которого соединен с выходом блока 11, и цифро- аналоговый преобразователь 15, выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя 6, а также блок 16 управления, выходы которого подключены соответственно к второму входу первого блока 10 памяти, третьему входу аналого-цифрового делителя 2, второй вход которого подключен к второму выходу блока 11 цифровой обработки сигнала, четвертому входу коммутатора 8, второму входу второго блока 13 памяти, второму входу аналого-цифрового преобразователя 9f третьему входу блока 11, второму входу индикатора 12 и второму входу третьего блока 14 памяти.

Устройство функционирует следующим образом

Первоначально осуществляется цикл Компенсация, обеспечивающий электронную компенсацию высокого начального уровня сигнала произвольной формы от эталонного изделия. Для этого контроллер 1 тока намагничивания обеспечивает на выходе генератора 3 тока намагничивания синусоидальную форму намагничивающего тока определенной /амплитуды и частое ,i, возбуждающего измерительный преобразователь. Поскольку компенсационная 4 и измерительная 5 обмотки включены последовательно-встречно и выполнены идентичными, сигнал с выхода измерительного преобразователя отсутствует. При установке в обмотку 5 измерительного преобразователя эталонного образца на выходе измерительного преобразователя появляется сигнал разбаланса сложной формы, которьй поступает на первый вход дифференциального усилителя 6 и второй вход коммутатора 8. Программа работы вычислительной системы устройства построена так, что в цикле Компенсация блок 16 управления разрешает прохождение на вход аналого- цифрового преобразователя 9 только сигнала, поступающего на второй вход коммутатора 8. Аналого-цифровой преобразователь 9 преобразует исходный аналоговый сигнал сложной формы от эталонного изделия в двойной параллельный код соответствующей разрядности, который поступает в вычислительную систему, в дальнейшем с выхода блока 11 цифровой обработки записывается в третий блок 14 памяти дискретных отсчетов, в виде цифрового кода поступает на цифровой вход цифроана- логового преобразователя 15, а с его аналогового выхода - на второй вход дифференциального усилителя 6. Цикл Компенсация завершается по команде блока 16 управления путем подачи управляющего сигнала, разрешающего прохождение на аналого-цифровой преобразователь 9 разностного сигнала, поступающего с выхода дифференциального усилителя 6 на третий вход коммутатора 8. Таким образом, по завершении цикла Компенсация в третьем блоке 14 памяти записана форма сигнала измерительного преобразователя от эталонного изделия в виде дискретных отсчетов, а на выходе цифроаналогово- го преобразователя 15 она вновь восстановлена в виде аналогового сигнала.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Далее следует цикл Стабилизация поля намагничивания. Датчик 7 поля находится внутри обмотки 4 и постоянно фиксирует величину напряженности магнитного поля измерительного преобразователя, создаваемую током намагничивания. Аналоговый сигнал с выхода датчика 7 поля поступает на первый вход коммутатора 8. По команде блока 16 управления сигнал датчика 7 поля поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 9 и в виде цифрового кода, записывается во второй блок 13 памяти дискретных отсчетов. В соответствии с программой работы вычислительной системы блок 11 цифровой обработки периодически сравнивает текущее значение напряженности поля датчика с записанным цифровым кодом во втором блоке 13 памяти дискретных отсчетов и обеспечивает выдачу разностного кода на вход управляемого аналого-цифрового делителя 2 для подстройки величины тока намагничивания.

Затем осуществляется цикл Обучение.

В измерительную обмотку 5 измерительного преобразователя поочередно помещаются образцы из представительной обучающей выборки. Исходные аналоге-4 вые сигналы от обучающих образцов и эталонного изделия поступают на первый и второй входы дифференциального усилителя 6. Разностньй сигнал по третьему входу коммутатора 8 поступает на вход аналого-цифрового пре-г образователя 9 и в виде цифрового кода записывается в первьй блок 10 памяти дискретных отсчетов. По завершении дискретизации исходного сигнала измерительного преобразователя от - обучающей выборки образцов блок 16 уп- управления переключает работу устройства на вычисление спектральных составляющих в базисе тригонометрических функций. Результаты вычислений спектральных составляющих вместе с соответствующими им значениями физико-механических показателей образцов из обучающей выборки записываются в оперативной памяти блока 11 цифровой обработки. После этого блок И цифровой обработки проводит корреляционно- регрессионный анализ результатов обучения с целью подбора функциональной зависимости между физико-механическими показателями ферромагнитного изделия и спектральным составом сигнана сложной формы измерительного преобразователя, определения оценок коэффициентов уравнения регрессии, коэффициента множественной корреляции и стандартной ошибки оценки физико- механических показателей. При адаптивном поиске оптимальной формы тока намагничивания циклы Компенсация, Стабилизация поля намагничивания и Обучение повторяются. Во втором блоке 13 и третьем блоке 14 памяти дискретных отсчетов автоматически перезаписываются цифровые коды сигналов эталонного изделия и датчика 7 поля. На выходе контроллера 1 тока намагничивания обеспечивается такой характер зондирующего воздействия, при котором коэффициент множественной корреляции имеет максимальную величину для конкретной обучающей выборки.

В цикле Измерение для каждого измеряемого образца разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 6 поступает на третий вход коммутатора 8 и по команде блока 16 управления проходит на вход аналого- цифрового преобразователя 9. После осуществления дискретизации информативного сигнала полученная совокупность дискретных отсчетов записывается в первый блок 10 памяти дискретных отсчетов. Б соответствии с программой работы вычислительной системы блок 11 цифровой обработки проводит функциональное преобразование для вычисления требуемых физико-механических показателей по установленной в цикле - Обучение модели контроля, а именно обеспечивает сравнени текущего значения напряженности поля датчика 7 с заданным кодом, вычисление спектральных составляющих и проведение корреляционно-регрессионного анализа результатов обучения. Результаты вычислений в соответствующих единицах измерения физико-механических показателей поступают на вход индикатора 12.

Применение предлагаемого устройства обеспечивает высокую стабильность зондирующего воздействия на объект контроля, формирование оптимального для дискретизации диапазона изменений информативного сигнала, возможность исключения из процедуры функционального преобразования начального уровня различной совокупности физикомеханических показателей ферромагнитных изделий, что повышает точность измерения физико-механических показа- телей изделий из широкого класса ферромагнитных сталей.

Формула изобретения

Устройство для контроля физико-механических свойств ферромагнитных изделий, содержащее контроллер тока намагничивания, последовательно соединенные генератор и измерительный

преобразователь, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и первый блок памяти дискретных отсчетов, коммутатор, блок управления, подключенный к второму входу

первого блока памяти дискретных отсчетов, и последовательно соединенные блок цифровой обработки сигнала и индикатор, отлич-ающееся тем, что, с целью повышения точности

контроля, оно снабжено включенным

между выходом контроллера тока намагничивания и управляющим входом генератора аналого-цифровым делителем, второй и третий входы которого подключены соответственно к второму выходу блока цифровой обработки сигнала и второму выходу блока управления, дифференциальным усилителем, первый вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя, датчиком поля намагничивания, выход которого подключен к первому входу коммутатора, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходам дифференциального усилителя, измерительного преобразователя и третьему выходу блока управления, а выход коммутатора - к входу аналого-цифрового преобразова-

теля, вторым блоком памяти дискретных отсчетов, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу аналого-цифрового преобразователя и четвертому выходу блока управления, пятый, шестой и седьмой выходы которого подключены соответственно к второму входу аналого-цифрового преобразователя, первому входу блока цифровой обработки сигнала и второму входу индикатора, и последовательно соединенными третьим блоком памяти дискретных отсчетов, первый и второй входы которого подключены соответственно к восьмому выходу блока управ

9 148334710

ления и второму выводу блока цифре-но к выходам первого и второго блоков вой обработки сигнала, и цифроана-памяти, измерительный преобразователь логовым преобразователем, выход кото-выполнен с двумя последовательно рого подключен к второму входу диф-с встречно включенными обмотками - из- ференциального усилителя, второй имерительной и компенсационной, а дат- третий входы блока цифровой обработ-чик поля намагничивания размещен внуки сигнала подключены соответствен-три компенсационной обмотки.