Способ контроля распределения мощности пучка электронов электронно-лучевой пушки и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК B23K15/00 

СП

00 00

ел

Ю

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к электронно-лучевой сварке с контролем распределения мощности по сечению электронного луча. Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля за счет увеличения количества выборок сигнала датчика. Получают один вторично-эмиссионный сигнал и производят циркуляцию (Ц) его в аналоговой памяти. Синхронно с ним осуществляют Ц импульса фронта полученного сигнала, причем интервал Ц этого импульса превышает интервал Ц вторичноэмиссионного сигнала на интервал взятия выборок. По времени появления импульса берут выборки, по которым определяют распределение мощности по сечению пучка электронов (ПЭ). Устройство для реализации способа содержит датчик с теплоемкими мишенями, пластины контролируемого зазора (ПКЗ), генератор развертки, формирователи сигналов, синхрогенератор, две линии задержки, узел выборки и хранения и блок управления. Генератор развертки формирует линейно возрастающий ток, под действием которого пучок электронов перемещается, проходя ПКЗ. За счет вычитания токов, протекающих через ПКЗ, получают сигнал, отображающий сечение ПЭ зазором. Через N-циклов Ц на вход блока управления поступает N выборок сигнала, по которым блок управления формирует распределение мощности ПЭ по его сечению. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к электронно-лучевой сварке с контролем распределения мощности по сечению электронного пучка.

Цель изобретения - повышение точности и нялежности контроля за счет увеличения количества выборок сигнала датчика.

В способе пучок электронов перемещают относительно контролируемого зазора и получают вторично-эмиссионный сигнал, который циркулирует в аналоговой памяти без искажений. Синхронно со вторично-эмиссионным сигналом циркулирует импульс его фронта, причем интервал циркуляции этого им- пульса превышает интервал циркуляции вторично-эмиссионного сигнала на интервал взятия выборок, а по времени появления импульса переднего фронта берут выборки, по которым определяют распределение мощности по сечению пучка электронов.

За счет уменьшения интервала циркуляции вторично-эмиссионного сигнала по отношению к интервалу циркуляции импульса переднего фронта, вторично-эмиссионный сигнал за каждый цикл отстает от импульса переднего фронта на интервал взятия выборки Дт. Для анализа распределения мощности по сечению пучка электронов необходимо провести N циркуляции и при

frr

ЭТОМ должно быть , где Тц„„ -

Дт.

длительность вторично-эмиссионного сигнала.

Величина интервала Лт может определяться .выражением

-- ,

i-Л I :: , ./

f (x)wiaLx

где Д.,„, - заданная погрешность контроля;f (x)waJ - скорость изменения мощности

пучка по сечению.

Таким образом, благодаря использованию циркуляции вторично-эмиссионного сигнала и его фронта удалось снять ограничения по точности и быстродействию контроля распределения мощности пучка электронов по сечению.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для электронно-лучевой сварки: на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит электронную пущ- ку 1, оборудованную отклоняющей системой 2, вакуумную камеру 3, в которой устанавливают датчик, включающий теплоемкие мищени 4 и 5, пластины 6 и 7 контролируемого зазора 8 и изоляторы 9 и 10,генератор 11 развертки, первый 12, второй 13 и третий 14 формирователи сигналов, синхро- генератор 15, первую 16 и вторую 17 линии, задержки, узел 18 выборки и хранения, блок управления 19 (ЭВМ) с входом 20. Первый 12 формирователь выдает импульс переднего фронта сигнала зазора, второй 13 формирователь выдает сигнал зазора (вторично-эмиссионный сигнал),а третий 14 формирует импульс модуляции тока пущки.

Устройство работает следующим образом.

Электронная сварочная пушка 1 формирует маломощный поток электронов 21, который под действием магнитного поля отклоняющей системы 2 может занимать положения на теплоемкой мищени 4 и 5. По сигналу 20 запускается синхрогенератор 15 и генератор развертки 11 формирует линейно возрастающий ток, под действием которого пучок 21 электронов перемешдется с мищени 5 на мищень 4, проходя последовательно через пластину 7, зазор 8, пластину 6. При попадании на пластину 7 пучка электронов формирователь 12 форми рует импульс начала отсчета 24, т. е. импульс переднего фронта сигнала зазора, а формирователь 14 выдает сигнал включения электронной пушки на рабочий режим. Мощный пучок 2 проходит по пластинам 6 и 7, которые являются датчика

ми тока и подключены к формирователю 13, который представляет собой дифференциальный блок. За счет вычитания токов, протекающих через пластины 6 и 7, на выходе

формирователя 13 получают сигнал 22, отображающий сечение пучка 21 электронов зазором 8. После прохождения пучком 21 электронов пластины б формирователь 14 выдает сигнал перевода электронной пущки

1 в ждущий режим. Формирователь 14 представляет собой усилитель-ограничитель с сумматором на входе. Другим конструктивным решением блока 14 является использование триггера, запуск которого выполняется передним фронтом сигнала пластины 7, а сброс - задним фронтом сигнала пластины 6.

Синхрогенератор 15 выдает импульсы на линии задержки 16 и 17. В линию 16 задержки длительностью ., записывается

импульс 24 отсчета. Эта линия может быть дискретной - например, регистр сдвига. В линию задержки 17 длительностью Tj,, записывается вторично-эмиссионный сигнал от формирователя 13, отображающий распределение мощности пучка по сечению.

Выходы линий задержек 16 и 17 связаны с входом таким образом, что информация в них циркулирует со скоростью, определяемой частотой синхрогенератора 15. За счет разных интервалов циркуляции

вторично-эмиссионного сигнала 22 и импульса 24 отсчета, узел 18 выборки и хранения фиксирует выборки сигналов 22 через интервалы Лт. Через N-циклов ци-ркуля- ции на вход блока 19 поступает N выборок сигнала 22, по которым блок 19 формирует распределение 26 мощности пучка электронов по его сечению.

После получения выборки нулевой амплитуды или получения заданной N-ой выборки блок 19 выдает импульс сброса на синхрогенератор 15 и генератор И. Синхрогенератор 15 устанавливается в режим ожидания, а генератор I1 переводит пучок электронов в исходное положение, при этом стробируют выход формирователя 14 для предотвращения включения пушки на рабочий

режим.

В тех случаях, когда необходимо повысить быстродействие устройства для электронно-лучевой сварки, реализуют описанный алгоритм и формирователь 12 подключают к пластине 6, т. е. желательно, чтобы

формирователь имел два входа и коммутатор, управляемый сигналом блока 19, При такой компоновке связь между блоком 19 и формирователем 14 может отсутствовать. Описанные дополнительные связи на фиг. 1 представлены пунктирной

линией.

Устройство имеет повышенное быстродействие, высокую точность и требует одного цикла сканирования, что позволяет повысить срок службы пластин в датчике.

Аналоговая линия задержки была реализована на микросхемах серии 528, дискретная на регистрах сдвига серии 555, а узел выборки и считывания на микросхеме серии 1100.

Включение устройства в систему управления энергоблоком ЭЛА 60/60 показало принципиальную возможность получения информации о распределении мощности пучка электронов по его сечению за один цикл сканирования.

Емкость аналоговой линии задержки, Используемой в макете, равнялась 128 дискретам, а емкость регистра сдвига - 124. Выборки сигнала зазора отображались на осциллографе. На экране осциллографа было получено 42 выборки вторично-эмиссионного сигнала датчика, т. е. было получено повышение быстродействия в 42 раза по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

переднего фронта сигнала, зазора, связанный с соответствующей пластиной датчика, две управляемые от синхрогенератора линии задержки, выходы которых, а также выходы формирователей сигнала зазора и импульса переднего фронта этого сигнала подклю5 чены соответственно к входам линий задержек, выходы которых подключены к информационному и управляющему входам узла взятия и хранения выборок, выход которого подключен к блоку управления, выходы которого связаны с входами управления синхрогенератора.

Фиг.1

23

23

124

4Г

7/1Л

Фиг. 2

23

26