Устройство для контроля прочностных характеристик ферромагнитных изделий Советский патент 1992 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающему контролю методами вихревых токов и может быть использовано в промышленности для определения прочностных характеристик ферромагнитных изделий.

Известно устройство для контроля физико-механических параметров материалов и изделий, содержащее генератор импульсов, соединенный с вихретоковым преобразователем, включенным в колебательный контур, и индикатор.

Принцип действия такого устройства основан на возбуждении периодически повторяющимися импульсами напряжения колебательного контура, элементом которого является вихретоковый преобразователь, и по характеру перехвдных процессов судят о механических параметрах контролируемых ферромагнитных изделий.

Недостатком этого устройства является низкая точность определения количественных прочностных характеристик ферромаг- нитных изделий, обусловленная сложностью выбора информативных параметров и приведением этих параметров к одной форме.

VJ ю

00 VI

XI

00

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для контроля прочностных характеристик арматурных стержней, содержащее формирователь импульсов, генератор импульсов, соединенный с ним входом вихретоковый преобразователь, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, индикатор и блок постоянной памяти.

Работа такого устройства основана на использовании связи длительности переходного процесса в колебательном контуре, элементом которого является вихретоковый преобразователь, с прочностными характеристиками арматурной стали. Устройство позволяет автоматически определять класс испытываемых арматурных стержней и вычислять их прочностные характеристики по предварительно снятым зависимостям.

Однако производительность контроля такого устройства низкая. Она обусловлена ручными операциями при вычислении прочностных характеристик по уравнениям регрессии. Кроме того, недостатком устройства является низкая точность измерения информативного параметра, обусловленная случайной погрешностью при измерении одиночного импульса.

Цель изобретения - повышение производительности и точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля прочностных характеристик ферромагнитных изделий, содержащее формирователь импульсов, генератор импульсов, соединенный с ним входом вихретоковый преобразователь, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, индикатор и блок постоянной памяти, дополнительно снабжено первым буферным регистром, вычислительно-управляющим блоком, вторым буферным регистром, блоком оперативной памяти и блоком корректировки, порт вывода первого буферного регистра соединен с портом ввода блока постоянной памяти, а порт ввода-вывода первого буферного регистра - с первым портом ввода-вывода вычислительно-управляющего блока, второй порт ввода-вывода которого соединен с портом ввода-вывода блока оперативной памяти, третий порт ввода-вывода вычислительно-управляющего блока - с портом ввода-вывода блока корректировки, порт вывода блока постоянной памяти-с портом ввода вычислительно-управляющего блока, порт вывода которого соединен с портом ввода второго буферного регистра, порт вывода которого соединен с портом ввода ин- дикатора, выход вычислительноуправляющего блока - с входом генератора импульсов, а выход формирователя импульсов - с входом вычислительно-управляющего блока.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для контроля прочностных характеристик ферромагнитных изделий; на фиг. 2 - алгоритм работы устройства; на фиг.З - алгоритм измерения длительности

0 переходного процесса; на фиг. 4 - алгоритм определения диапазона прочности и вычисления прочностных характеристик по уравнениям регрессии; на фиг. 5 - алгоритм корректировки коэффициентов уравнений

5 регрессии; на фиг. 6 - график тока переходного процесса.

Устройство содержит формирователь 1 импульсов, генератор 2 импульсов, соединенный с ним входом вихретоковый преоб0 разователь 3, включенный в колебательный контур, выход которого соединен с входом формирователя 1 импульсов, индикатор 4 и блок 5 постоянной памяти, первый буферный регистр 6, вычислительно-управляю5 щий блок 7, второй буферный регистр 8, блок 9 оперативной памяти и блок 10 корректировки, порт вывода первого буферного регистра 6 соединен с портом ввода блока 5 постоянной памяти, а порт ввода0 вывода первого буферного регистра 6 - с первым портом ввода-вывода вычислительно-управляющего блока 7, второй порт ввода-вывода которого соединен с портом ввода-вывода блока 9 оперативной памяти,

5 третий порт ввода-вывода вычислительно- управляющего блока 7 - с портом ввода-вывода блока 10 корректировки, порт вывода блока 5 постоянной памяти-с портом ввода вычислительно-управляющего блока 7, порт

0 вывода которого соединен с портом ввода второго буферного регистра 8, порт вывода которого соединен с портом ввода индикатора 4, выход вычислительно-управляющего блока 7- с входом генератора 2 импульсов,

5 а выход формирователя 1 импульсов - с входом вычислительно-управляющего блока 7. Работа устройства производится по алгоритму (фиг. 2), в котором реализованы следующие режимы:

0 измерение длительности переходного процесса;

определение диапазона прочности; вычисление прочностных характеристик по универсальным уравнениям регрес5 сии (например, для случая определения прочностных характеристик арматурной стали);

корректировка коэффициентов уравнений регрессии, т.е. вычисление прочностных характеристик по индивидуальным

уравнениям регрессии (например, для массового контроля однотипных ферромагнитных изделий, где требуется повышенная точностью измерений).

Для вычисления прочностных характе- ристик вся область измеряемых значений прочности разбивается на диапазоны (Ki,K2Кп). Граничные значения длительности переходного процесса (ri, Г2, ... , rn-i) при этом могут соответствовать, например, границам классов прочности арматурной стали. Внутри каждого диапазона прочности уравнения регрессии устанавливают, например, линейными вида Р а т+ Ь, где Р - прочностная характеристика. Гранич- ные значения длительности переходного процесса (п, Г2rn-i), коэффициенты универсальных уравнений регрессии (ai, 32, ..., an, bi, 02,..., bn), а также вся программа работы устройства предварительно за- писываются в блоке 5 постоянной памяти.

При включении устройства граничные значения длительности и коэффициенты универсальных уравнений регрессии из блока постоянной памяти через вычисли- тельно-управляющий блок 7 переписываются в блок 9 оперативной памяти. После чего вычислительно-управляющий блок 7 переводится в режим опроса блока 10 корректировки, при помощи которого производится выбор режима работы устройства. С поступлением соответствующего сигнала с блока 10 корректировки вычислительно-управляющий блок 7 переводится в режим измерения длительности переходного процесса г или в режим корректировки коэффициентов уравнений регрессии.

В режиме измерения длительности переходного процесса (фиг. 3) вычислительно- управляющий блок 7 вырабатывает импульсы, поступающие на запуск генератора 2 импульсов. Для уменьшения случайной погрешности измерений длительности переходного процесса за счет последующего усреднения результатов количество этих импульсов S может, например, равняться 16.

Генератор 2 импульсов формирует прямоугольные импульсы, поступающие на колебательный контур, элементом которого является вихретоковый преобразователь 3. Реакцией колебательного контура на воздействие прямоугольного импульса являются переходные процессы на его фронтах, зависящие от прочностных характеристик контролируемых ферромагнитных изделий (фиг. 6). Формирователь 1 импульсов формирует прямоугольные импульсы (ПИ), равные длительности переходного процесса,

которые поступают на вход вычислительно- управляющего блока 7. Сформированная последовательность прямоугольных импульсов заполняется счетными импульсами с требуемой дискретностью и усредняется на количество импульсов запуска. Результат измерения длительности переходного процесса заносится в блок 9 оперативной памяти, а также через второй буферный регистр 8 поступает на индикатор 4.

Работа устройства в режиме определения диапазона прочности и вычисления прочностных характеристик по уравнениям регрессии производится по алгоритму, приведенному на фиг. 4. При этом в вычислительно-управляющий блок 7 мз блока 9 оперативной памяти заносятся измеренное значение длительности переходного процесса г и граничные значения длительности

переходного процесса ri, тгrn-i. Блок 7

производит последовательное сравнение измеренного и граничных значений длительности до тех пор, пока измеренное значение не превысит граничное значение длительности, что свидетельствует об определении соответствующего диапазона прочности. После этого из блока 9 оперативной памяти коэффициенты уравнения регрессии для данного диапазона прочности заносятся в вычислительно-управляющий блок 7, в котором по измеренной длительности переходного процесса и выбранным коэффициентам вычисляется значение прочностной характеристики Р. Расчетное значение прочности переписывается в блок 9 оперативной памяти и отображается на индикаторе 4.

После выполнения этих операций вычислительно-управляющий блок 7 возвращается в режим опроса блока 10 корректировки (фиг. 2).

Работа устройства в режиме корректировки коэффициентов уравнений регрессии производится по алгоритму, приведенному на фиг. 5. При поступлении с блока 10 корректировки сигнала, соответствующего данному режиму работы, вы.нислительно-уп- равляющий блок 7 проверяет наличие числа N, которое в дальнейшем присваивается выбранному коэффициенту. При отсутствиита- кого числа вычислительно-управляющий блок 7 возвращается в режим опроса блока 10 корректировки. После подтверждения наличия числа N вычислительно-управляющий блок 7 ожидает сигнал о выборе одного из коэффициентов (ai, 32,;.., an, bi, b2,..., bn). После поступления сигнала подтверждения вычислительно-управляющий блок 7 присваивает выбранному коэффициенту введенное значение числа N и пересылает его в блок 9 оперативной памяти. Для изменения следующего коэффициента уравнения регрессии необходимо ввести новое значение числа N и повторить операции коррек- тировки и т.д. В дальнейшем значение прочностной характеристики рассчитывается по уравнению регрессии с откорректированными коэффициентами.

Предлагаемое устройство с вычисли- тельно-управляющим блоком реализованным на базе однокристальной микро-ЭВМ позволяет в сравнении с известным существенно повысить производительность и точность контроля. Формула изобретения Устройство для контроля прочностных характеристик ферромагнитных изделий, содержащее формирователь импульсов, генератор импульсов, соединенный с ним вхо- дом вихретоковый преобразователь, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, индикатор и блок постоянной памяти, о т л ича ющеесятем,что,с целью повышения производительности и точности

контроля, оно снабжено первым буферным регистром, вычислительно-управляющим блоком, вторым буферным регистром, блоком оперативной памяти и блоком корректировки, порт вывода первого буферного регистра соединен с портом ввода блока постоянной памяти, а порт ввода-вывода первого буферного регистра соединен с первым портом ввода-вывода вычислительно-управляющего блока, второй порт ввода- вывода которого соединен с портом ввода-вывода блока оперативной памяти, третий порт ввода-вывода вычислительно- управляющего блока соединен с портом ввода-вывода блока корректировки, порт вывода блока постоянной памяти соединен с портом ввода вычислительно-управляющего блока, порт вывода которого соединен с портом ввода второго буферного регистра, порт вывода которого соединен с портом ввода индикатора, выход вычислительно-управляющего блока соединен с входом генератора импульсов, а выход формирователя импульсов соединен с входом вычислительно-управляющего блока.

Изобретение относится к неразрушающему контролю, а именно к вихретоковой структуроскопии ферромагнитных материалов. Цель изобретения - повышение производительности и точности контроля путем вычисления прочностных характеристик изделий из ферромагнитных материалов по уравнениям регрессии с оперативной корректировкой коэффициентов уравнения регрессии и уменьшения случайной погрешности измерений длительности переходного процесса посредством усреднения результатов измерений на количество измерений длительности переходного процесса. Работа устройства основана на возбуждении периодически повторяющимися .импульсами колебательного контура, элементом которого является вихретоковый преобразователь. Длительность переходного процесса измеряют по серии возбуждающих импульсов с последующим усреднением на количество последних, а прочностные характеристики вычисляют по универсальным уравнениям регрессии, коэффициенты которых находятся в блоке постоянной памяти, но могут быть оперативно скорректированы блоком корректировки и блоком оперативной памяти. Работа устройства управляется, вычислительно-управляющим блоком, а результаты отображаются с помощью индикатора. 6 ил. СП

Фие.1

Вдод коэффициент- той 6 блок 9 оле- ратибной памяти

Опрос блока Ю коррекции

С Начало

СНачало j

Счетчик импульсов X S

Фиг.З

f Начало }

j

ддод граничных значений r,,r,...w в

оычцслительно-улрао- ляющий &АОК Т

ФигЛ

Г Нонец) Фиг. 5

(/fffVff/lffJ

а

и

а

и

и

Рг

п