Устройство для неразрушающего контроля объектов Советский патент 1989 года по МПК G01N27/82 

4 СО

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может найти применение для обнаружения и распознавания объектов, отличающихся по своим электрическим свойствам от окружающей среды, а также для обнаружения внутренних неоднородностей диэлектрических объектов / т.е. может использоваться в качестве систем электровидения/. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости. Достижение цели обеспечивается использованием в устройстве контура автоматического регулирования усиления, образованного усилителем 19, сумматором 20, источником 2 электрического поля, системой приемных элементов 3, сумматором 16, режекторным фильтром 17, фазовращателем 18 и детектором 21 и обеспечивающего оптимальную установку уровня сигнала, противофазного помехам, при котором достигается минимальный средневзвешенный уровень помех на входе всех элементов 3. 2 ил.

ь

го

3149

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, может найти применение для обнаружения и распознавания объектов, отличающихся по своим электрическим свойствам от окружающей среды, а также для обнаружения внутренних неоднородностей диэлектрических объектов (т.е. может использоваться в качестве систем электровидения) и является усовершенствованием устройства по авт.ев о № 1436055.

Цель изобретения - повьппение помехоустойчивости путем активной компенсации помех в зоне приемных элементов,,

На фиг„1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства с

Устройство для неразрушающего контроля объектов содержит генератор 1 переменного тока, источник 2 электрического поля , систему прием- ных элементов 3, полосовые фильтры 4, коммутатор 5, причем каждый прием ньй элемент 3 системы подключен через соответствующий полосовой фильтр 4 к входу коммутатора 5, последова- тельно соединенные первый детектор 6, подключенный к выходу коммутатора 5, блок 7 выборки-хранения,первый сумматор 8 и индикатор 9, последовательно соединенные задающий генера- тор 10. и счетчик 11, первый и второй цифроаналоговые преобразователи 12 и 13, входы которых, а также управляющие входы коммутатора 5 подключены к выходам счетчика 11, генератор 14 линейно изменяющегося напряжения и второй сумматор 15, включенньй между вторым цифроаналоговым преобразователем 13 и вторым входом индикатора 9 Выход задающего генератора 10 по(ключен к второму входу блока 7 выборки-хранения и к входу генератора 14, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 15. Устройство содерясит также последова- тельно соединенные третий сумматор 16, входы которого подключены к выходам соответствующих элементов 3, режекторный фильтр 17, фазовращатель 18, усилитель 19 с регулируе- мым коэффициентом усиления и четвертый сумматор 20, к второму входу которого подключен генератор 1, а его выход соединен с источником 2 электрического поля, и второй детектор 21, включенный между выходом режек- торного фильтра 27 и вторым входом усилителя 19.

Устройство работает следующим образом.

Источник 2 электрического поля под воздействием генератора 1 создает в зоне контроля переменное электрическое поле, напряженность которого в каждой точке пространства изменяется по заданному закону, в частности как гармоническая функция времени с частотой, равной частоте сигнала генератора 1. Система приемных элементов 3 преобразует величину напряженности поля в точках пространства, соответствующих местам установки отдельных приемных элементов 3 в электрические сигналы. При этом в каждой точке пр странства, соответствующей точке установки приемного элемента 3 Р;; (где i - номер элемента в строке; J - номер элемента 3 в столбце матрицы приемных элементов З), с выхора приемного элемента получаем электрический сигнал

S;/t)

+ g;; (t).

а; cos(wt +С| ) +

где - амплитуда полезного электрического сигнала на выходе элемента 3 ; gjj (t) -помехи, создаваемые внешними источниками; СО - частота сигнала генератора 1;. ( - фазовый сдвиг, вносимый

источником 2 электрического поля и системой приемных элементов 3„

К выходу каждого приемного элемента 3 системы подключен полосовой фильтр 4, настроенный на частоту (О сигнала генератора 1. Таким образом, на выходе полосовых фильтров 4 имеем гармонические сигналы с частотой, равной частоте сигнала генератора 1, и амплитудой а;: , пропорциональной напряженности поля, создаваемого источником 2 в окрестности соответствующих приемных элементов 3, т.е„

s|j (t) « а -соз(сЛ +tf ),

а сигнал помехи g;j (t) подавляется в фильтре 4. Выходные сигналы фильт51А

ров 4 периодически опрашиваются коммутатором 5, причем номер опрашиваемого приемного элемента 3 из системы задается двоичным кодом на выходах счетчика 11, Во время опроса очередного приемного элемента 3 выход соответствующего полосового фильтра 4 подключается коммутатором 5 к входу детектора 6, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное амплитуде выходного сигнала фильтра 4, которое поступает на входы цифроаналоговых преобразователей 12 и 13. Выходные сигналы приемных элементов 3 поступают также на входы сумматора 16, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный сумме выходных сигналов всех приемных элементов 3

l(t) К cos(wt + «f ) +

+ K;(t) , где К « 1 - коэффициент передачи

сумматора 16 „

Сигнал q(t) поступает на вход ре- жекторного фильтра 17, который настроен на частоту СО сигнала генератора 1 о С выхода фильтра 17 получаем сигнал

q (t)

К

(t),

который представляет собой средневзвешенную сумму всех помех на входе устройства. На выходе детектора 21 формируется напряже гие, пропорциональное среднему уровню сигнала q (t) на выходе фильтра 17, Кроме того, сигнал q (t) через фазовращатель 18 и усилитель 19 поступает на вход сумматора 20, причем величина фазового сдвига фазовращателя 18 выбирается так, что сигнал q(t), формируемый на его выходе и передаваемый на вход источника 2 электрического поля, находится в противофа- зе с сигналом внешних помех на входах приемных элементов 3 устройства,

Контур автоматической регулировки усиления, образованной усилителем 19, сумматором 20, источником 2 - электрического поля, системой приемных элементов 3, сумматором 16,фильт ром 17 и детектором 21, обеспечивает оптимальную установку уровня сигнала, противофазного помехам, при котором обеспечивается минимальное

5 0

5

0

5

0 5 0

5

126

средневзвешенное значение уровня помех на входе всех элементов 3 сис- т емы.

На фиг, 2 приведены временные диаграммы, поясняю цие работу регистрирующего устройства на примере, когда система приемных элементов 3 представляет собой матрицу размером 4x4, Выходной сигнал задающего генератора 10 (фиг,2а) поступает на вход счетчика 11, формируя номер очередного опрашиваемого приемного элемента 3 системы, С приходом очередного импульса генератора 10 значение двоичного кода на выходах счетчика 11 увеличивается на единицу. Когда опрошены все элементы 3 системы,счетчик 11 сбрасьшается в исходное состояние и опрос начинается сначала. На чертеже фиг,25 представлена диаграмма изменения напряжения на выходе детектора 6 в процессе опроса приемных элементов 3, В момент прихода очередного импульса генератора 10 это напряжение запоминается блоком 7 выборки-хранения (фиг,2в),Выходы старржх разрядов счетчика 11 (для рассматриваемого примера это два старших разряда из четырех) поступают на входы цифроаналогового преобразователя 12, формируя на выходе последнего напряжение, пропорциональное номеру просматриваемой строки в матрице приемных элементов 3 системы (фиг,2д). Это напряжение складывается в сумматоре 8 с выходным напряжением блока 7 и поступает на первый вход индикатора 9, Выходы младших разрядов счетчика 11 (для рассматриваемого примера это два младших разряда из четырех) поступают на входы цифроаналогового преобразователя 13, формируя напряжение, пропорциональное номеру приемного элемента в строке системы элементов 3 (фиг.2г), Это напряжение складывается в сумматоре 15 с выходным напряжением генератора 14 линейно изменяющегося напряжения, Запуск генератора 14 осуществляется по сигналу генератора 10, а пиковое значение амплитуды его выходного сигнала выбирается равным кванту выходного сигнала цифроаналогового преобразователя 13 (фиг,2ж). Таким образом, на выходе сумматора 15 имеем сигнал, представляющий собой пилообразную функцию времени (фиг,2з).

Совокупность выходных сигналов сумматоров 8 и 15 обеспечивает формирование на индикаторе 9 изображения объекта 22, полученного разверткой по строкам системы приемных элементов 3 со ступенчатой интерполяцией сигнала в пределах строки. Однако изображение объекта 22 формируется только в том случае, если электрические характеристики объекта 22 отличаются от характеристик среды,т.е. устройство может быть использовано для обнаружения неоднородностей в сплошных средах, поиска объектов в оптически непрозрачных средах. Если имеется эталонный образ (изображение какого-либо класса объектов 22, то предлагаемое устройство может быть использовано для контроля отклонений параметров исследуемого объекта (геометрических и физических) от эталонного.

И П О П1 П П ПП П i П и fl fl П n,f

..

f Ж

Формула изобретения

Устройство для неразрутпающего контроля объектов по авт.св. }f 1436055, отличающееся тем, что, с целью повьипения помехоустойчивости, оно снабжено последовательно соединенными третьим сумматором, входы которого подключены к

выходам соответствующих приемных элементов, режекторным фильтром, фазовращателем и усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, четвертым сумматором и включенным между выходом

режекторного фильтра и вторым входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления вторым детектором, а генератор переменного тока подключен к источнику электрического поля через четвертый сумматор, второй вход которого подключен к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.