Устройство для магнитографического контроля Советский патент 1990 года по МПК G01N27/85 

17

Выход du.fi. №фр

СЛ 00

со

00

ю о

Изобретение относится к магнитографической дефектоскопии и может быть использовано при расшифровке магнитограмм в процессе контроля качества изделий. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности за счет исключения влияния нестабильности параметров функциональных узлов устройства на уровень считанного сигнала. Для достижения цели устройство содержит блок 5 детектирования, выполненный в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя 6, подключенного к выходу формирователя 12 синхроимпульсов, цифрового компаратора 7 и реверсивного счетчика 8. Кроме того, в устройство введен варикап 11, связанный с преобразователем 10 ток - напряжение, и цифроаналоговый преобразователь 9, входом подключенный к выходу реверсивного счетчика 8. 3 ил.

v Выход нулев. цифр

Фиг.1

Т

Изобретение относится к магнитографической дефектоскопии и может быть использовано при расшифровке магнитограмм в процессе контроля качества изделий.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности за счет ис- ключеиия влияния нестабильности параметров функциональных узлов устройства на уровень считанного сигнала.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства дли магнитографического контроля; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 фикс ованной частоты, воспроизводящую магнитную го- лопку 2. : онд«нсл шр 3 и операционный усилитель 4, второй неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, блок 5 детектирования, выполненный в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя б-(АЦП), цифрового компаратора 7 и реверсивного счетчика 8, последовательно включенные цифроанало- говый преобразователь 9 (ЦАП), входом подключенный к выходу реверсивного счетчика S, преобразователь 10 ток-напряжение и зарикап 11, включенный параллельно конденсатору 3, формирователь 12 синхроимпульсов, выполненный в виде последовательно включенных фазовращателя 13, зходом подключенного к выходу генератора I фиксированной частоты, и нуль-органа 14, зыходом подключенного к входу аналого- цифроаого преобразователя 6 (АЦП), электрон нь й ключ 15, вход которого подключен к выходу нуль-органа 14, а выход - к управляющему входу реверсивного счетчика 8, блок 16 управления, вход которого предназначен для подключения к источнику синхро- низирующего импульса {не показан), а выход - к управляющему входу электронного ключа 15, и блок 17 вычитания, подключенный одним входом к второму выходу аналого-цифрового преобразователя б, а другим входом - к зыщду цифрового компаратора 7, а выводы блока 17 вычитания и реверсивнбго счетчика 8 являются выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение генератора 1 фиксированной частоты (например, кварцевый) порту- паэт из инвертирующий вход усилителя 4, з который включена магнитная головка 2 последовательно с конденсатором 3. Параллельно конденсатору включен варикап 11. Исходные значения частоты кварцевого ге- иергтора f, емкости конденсатора 3 и исходной емкости варикапа выбраны так, что работа осуществляется на одном из пологих участков резонансной кривой входного контура. В отсутствие входного сигнала формирователь 12 синхроимпульсов с фазовращателем 13 вырабатывает импульс синхронизации, который поступает на синхронизирующий вход АЦП (в момент, когда гармонически изменяющееся напряжение

0 усилителя 4 достигает минимального значения), который преобразует напряжение усилителя 4 в цифровой код. Этот код запоминается в цифровом компараторе 7 и в дальнейшем служит уровнем стабилиза5 ции выходного напряжения усилителя 4. Предусмотрена работа устройства в двух режимах - дифференциальном и нулевом.

При нулевом режиме работы импульс синхронизации 1)син. на вход блока 16 уп0 равнения не поступает, и код АЦП поступает в цифровой компаратор 7. Если код АЦП соответствует коду, записанному в цифровой компаратор 7 в исходном состоянии, то с выхода компаратора на управляющий

5 вход реверсивного счетчика 8 напряжение не поступает и хотя электронный ключ 15 под действием выходного напряжения блока 16 управления открыт, и частота кварцевого генератора на выход реверсивного

0 счетчика 8 поступает, его код не изменяется, При считывании информации магнитной головкой 2 в зависимости от значения выходного напряжения усилителя 4 код АЦП изменяется, цифровой компаратор 7 форми5 рует сигнал, который в зависимости от направления ухода напряжения по отношению к исходному уровню включает прямой или реверсивный счет реверсивного счетчика 8. Код счетчика изменяется до тех

0 пор, пока выходное напряжение АЦП не станет равным исходному уровню, Подстройка осуществляется следующим образом.

Код реверсивного счетчика 8 поступает на вход ЦАП и с его выхода в виде соответ5. ствующего уровня тока подается на преоб- ра.зователь 10 ток-напряжение. Выход последнего поступит на управляющий вход варикапа 11, емкость которого изменяется так, что уровень рассогласования умёньша0 ется. В этом режиме выходная информация о значении измеряемого потока представляется в цифровой и аналоговой формах с выходов реверсивного счетчика 8 и выхода преобразователя 10 ток-напряжение.

5

Точность определяется только количеством разрядов реверсивного счетчика и стабильностью характеристики варикапа.

Все параметры работы электронной схемы, включая влияние различных нестабильностей и нелинейных искажений, на точность работы устройства не влияют,

В нулевом режиме скорость сканирования должна быть пренебрежимо малой в сравнении с длительностью процесса урав- новешивания. Это накладывает известные ограничения на производительность контроля.

При работе устройства в дифференциальном режиме на вход блока 16 управле- ния поступает импульс синхронизации UCHH., из входного напряжения импульса UCHH. длительности считывания информации формируется сигнал, который на время считывания информации по строке разры- вает цепь отрицательной обратной связи.

Поэтому в этом интервале времени код АЦП без учета кода исходного уровня блока 16 управления напряжения, записанного в цифровом компараторе 7, является числом, пропорциональным регистрируемому потоку Ф,

Этот разностный код, пропорциональный регистрируемоу потоку Ф, формируется в блоке 17 вычитания. В этом режиме допустима очень высокая скорость считывания, но несколько ограничена за счет влияния нелинейных искажений точность.

Цифровой компаратор 7 содержит регистр, в который записан (вручную или с выхода АЦП) опорный код, две схемы сравнения кодов и логический каскад. Текущий код АЦП и опорный сравниваются в двух схемах сравнения кодов. В одной из схем код АЦП исследуется на равнозначность, т.е. выясняется совпадает ли он с опорным. На выходе этой схемы при совпадении кодов сигнал равен 1, при несовпадении - О. Параллельно с этим в другой схеме код АЦП сравнивается также с опорным, и исследуется характер неравенства кодов. Если код АЦП меньше опорного, то на выходе схемы появляется 1, если, коды равны или код АЦП больше опорного, на выходе схемы появляется О. Выходные сигналы обеих схем поступают в логический каскад, который из совокупности сигналов схем сравнения формирует 1 на одном из двух своих выходов, если код АЦП меньше опорного, и 1 на другом выходе, если код АЦП больше опорного. При равенстве сравниваемых кодов сигналы на обоих выходах отсутствуют.

Формирователь 12 синхроимпульсов содержит связанные последовательно фа- зовращатель и нуль-орган (каскад формирования импульсов). Так как формирователь должен выработать сигнал, обеспечивающий преобразование выходного напряжения Uy усилителя в цифровой код Ny в момент, когда оно отрицательно и равно амплитудному, а усилитель фращает фазу напряжения UK кварцевого генератора на 180°, то фазовращатель 13 должен поверjt

нуть фазу напряжения UK на -. Из выходного напряжения иф фазовращателя в нуль-органе 14 при переходах через О формируются синхроимпульсы ифс (временная диаграмма на фиг. 2).

Блок 16 управления служит для переключения работы устройства в нулевой (импульс Uc длительности считывания информации ке подается) или дифференциальный режимы (при Ue$ 0).

При ключ 15 открыт, и обратная связь подключена, а при Uc f 0 обратная связь отключается. При считывании информации с магнитной ленты за счет ее сканирования в поперечном направлении, как это осуществляется в магнитографических дефектоскопах, импульс формируется только на время длительности сканирования магнитной ленты. В остальное время движения магнитной головки , так как в это время должна осуществляться подстройка как при нулевом, так и при дифференциальном режимах работы. В магнитографических дефектоскопах импульс Uc формируется дополнительными средствами, например, с помощью свето- и фотодиодов.

Назначение выходов условно поясняется на временной диаграмме (фиг.З). При нулевом режиме работы обратная связь включена, Если информация с магнитной ленты не считывается, то код Ny выходного напряжения усилителя равен опорному коду NK, и выходной сигнал Npc реверсивного счетчика равен N0. При начале считывания информации в момент времени t код Ny резко уменьшается, и начинается процесс подстройки за счет изменения емкости варикапа. В момент t2 подстройка заканчивается. Код реверсивного счетчика увеличивается на значение Np, которое и является носителем полезной информации.

Очевидно, время должно быть малым в сравнении с временем сканирования конкретного участка магнитной ленты, т.е. выигрыш в чувствительности и точности за счет исключения влияния нелинейности характеристик связан с потерями быстродействия.

При дифференциальном режиме обратная связь отключается, быстродействие возрастает, но уменьшаются чувствительность и точность. В этом случае в момент ti код АЦП изменяется на значение Мь, и код Nby на выходе блока 17 вычитания равен уровню

Мь. Быстродействие устройства в случае не ограничено.

В предлагаемом устройстве за счет действия отрицательной обратной связи и автоподстройки уровня выходного напряжения Операционного усилителя исключается влияние нестабильности амплитуды напряжения кварцевого генератора,нестабильности параметров в магнитной головке и коэффициента усиления операционного усилителя.

При нулевом режиме дополнительно исключается влияние нелинейностей характеристик всех электронных элементов, что способствует дальнейшему увеличению чув- ствительности и точности измерена.

Формула изобретения

Устройство для магнитографического контроля, содержащее последовательно соединенные генератор фиксированной частоты, воспроизводящую магнитную головку, конденсатор и операционный усилитель, второй неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, и блок детектирования, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, блок детектирования выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифФиг. 2

рового преобразователя, цифрового компаратора и реверсивного счетчика, а устройство снабжено последовательно включенными цифроаналоговым преобразователем, входом подключенным к выходу реверсивного счетчика, преобразователем ток-напряжение и варикапом, включенным параллельно конденсатору, формирователем синхроимпульсов, выполненным а виде последовательно соединенных фазовращателя, входом подключенного к выходу генератора фиксированной частоты, и нуль- органа, выходом подключенного к входу аналого-цифрового преобразователя, электронным ключом, вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход - к управляющему входу реверсивного счетчика, блоком управления, вход которого предназначен для подключения к источнику синхронизирующего импульса, а выход - к управляющему входу электронного ключа, и блоком вычитания, подключенным одним входом к второму выходу аналого-цифрового преобразователя, а другим входом - к выходу цифрового компаратора, а выводы блока вычитания и реверсивного счетчика являются выходом устройства.

Фиг.з