Устройство для электромагнитного контроля Советский патент 1992 года по МПК G01N27/90 

ч ю со -VI

00

о

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в машиностроении для обнаружения дефектов и нарушений структуры материала методом вихревых токов.

Известно устройство для электромагнитного контроля, содержащее преобразователь, последовательно соединенные высокочастотный генератор, в колебательный контур которого включен преобразова- тель, амплитудный детектор, и пороговый элемент последовательно соединенные двоичный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, подключенный к второму входу высокочастотного генератора, гене- ратор тактовых импульсов, формирователь импульсов и блок обработки и индикации.

Наиболее близким к изобретению является устройство для электромагнитного контроля, содержащее вихретоковый преобразователь, последовательно соединенные высокочастотный генератор, в коле- бательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, амплитудный детектор и пороговый элемент, после- довательно соединенные генератор тактовых импульсов, первый элемент И, двоичный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, подключенный к второму входу высокочастотного генератора, после- довательно соединенные первый формирователь импульсов и блок обработки и индикации, второй вход которого подключен к выходу двоичного счетчика, а третий вход соединен с входом первого формиро- вателя импульсов, выход которого подключен к второму входу первого элемента И.

Недостатком известного устройства является ограниченная достоверность, связанная с тем, что возможны неверные показания из-за инерционности элементов устройства. При работе счетчика в кольцевом режиме возврат управляющего напряжения в исходное значение происходит не мгновенно. Поэтому возможно ложное ера- батывание при некотором значении управляющего напряжения.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля путем устранения возможности ложного срабатывания при возврате управляющего напряжения в исходное значение.

Указанная цель достигается тем, что устройство для электромагнитного контроля, содержащее вихретоковый преобразова- тель, последовательно соединенные высокочастотный генератор, в колебательный контур которого вкл ючен вихретоковый преобразователь, амплитудный детектор и пороговый элемент, последовательно

соединенные генератор тактовых импульсов, первый элемент И, двоичный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, подключенный к второму входу высокочастотного генератора, последовательно соединенные первый формирователь импульсов и блок обработки и индикации, второй вход которого подключен к выходу двоичного счетчика, а третий вход блока обработки и индикации соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, снабжено последовательно соединенными блоком совпадения, вторым элементом И, вторым формирователем импульсов и третьим элементом И, выход кото- рого соединен с входом первого формирователя импульсов, а вход - с выходом порогового элемента, выход двоичного счетчика соединен с входом блока совпадения, а выход первого элемента И - с инвертирующим входом второго элемента И. Блок совпадения выполнен в виде элементов И или ИЛИ-НЕ, а двоичный счетчик выполнен в виде суммирующего или вычитающего устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные высокочастотный генератор 1 с вихретоковым преобразователем 2 в его контуре, амплитудный детектор 3, пороговый элемент 4, последовательно соединенные генератор 5 тактовых импульсов, первый элемент И 6, двоичный счетчик 7 и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, подключенный к второму входу высокочастотного генератора 1, последовательно соединенные первый формирователь 9 импульсов и блок 10 обработки и индикации, второй вход которого подключен к выходу двоичного счетчика 7, а третий вход соединен -с входом первого формирователя 9 импульсов, выход которого подключен к второму входу первого элемента И 6, последовательно соединенные блок 11 совпадения, второй элемент И 12, второй формирователь 13 импульсов и третий элемент И 14, подключенный выходом к входу первого формирователя 9 импульсов, а по входу соединенный с выходом порогового элемента 4, вход блока 11 совпадения подключен к выходу двоичного счетчика 7, вход которого соединен с вторым входом второго элемента И 12.

Блок 10 обработки и индикации содержит блок 15 индикации, регистр 16, информационные входы которого являются вторым входом блока 10 обработки и индикации, триггер 17, подключенный к шине 18

управления, элемент И-НЕ 19, вычитатель 20 двоичных кодов и аналоговый ключ 21, первый вход которого является первым входом блока 10 обработки и индикации, второй вход подключен к напряжению питания, а выход- к первому входу блока 15 индикации, вторые входы которого соединены с выходами вычитателя 20, первые входы которого соединены с первыми входами регистра 16, а вторые - с выходами регистра 16, вход синхронизации которого подключен к выходу элемента И-НЕ 19 и установочному входу триггера 17, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 19, второй вход которого является третьим входом блока 10 обработки и индикации. При выполнении двоичного счетчика 7 в виде суммирующего счетчика блок 11 совпадения выполнен в виде элемента И, при выполнении двоичного счетчика в виде вычитающего счетчика блок 11 совпадения выполнен в виде элемента ИЛ И-НЕ.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии регистр 16 и триггер 17 обнулены, например, импульсом сброса от включения питания. При установке счетчика 7 в режим суммирования импульсов с приходом тактовых импульсов генератора 5 через элемент И 6 на выходе счетчика 7 формируется возрастающий двоичный код, который преобразуется ЦАП 8 в возвращающий сигнал напряжения/управляющий одним из параметров генератора 1, например напряжением питания.

При определенном значении одного из параметров генератора 1 (зависящем от вносимого внешней средой в катушку вих- ретокового преобразователя 2 комплексного сопротивления) в генераторе 1 возникают колебания, поступающие в амплитудный детектор 3, на выходе которого формируется огибающая колебаний сигналов с генератора 1, поступающая на порого- вый элемент 4, на выходе которого формируется сигнал логической 1. На выходе элементов И 11 и 12 до момента появления на выходе счетчика 7 единичного кода присутствует нулевой уровень, а на выходе формирователя 13 импульсов удерживается уровень логической 1, разрешающий работу элемента И 14. По фронту сигнала логической 1 на выходе порогового элемента 4 формирователем 9 формируется импульс, запрещающий прохождение тактовых импульсов генератора 5 через элемент И 6 на вход счетчика 7 и открывающий ключ 21 для подачи питающего напряжения на блок 15 индикации.

Длительность выходного импульса формирователя 9 устанавливается необходимой для уверенной визуальной фиксации показаний блока 15 индикации.

Уровень логического О с выхода триггера 17 запрещает прохождение фронта импульса с выхода элемента И 14 через элемент И-НЕ 19 на синхронизирующий вход регистра 16, вследствие чего регистр

0 16 остается в нулевом состоянии и цифровой код счетчика 7, вызвавший возникновение генерации, через вычитатель 20 без изменений подается на блок 15 индикации. По окончании выходного.импульса форми5 рователя 9 элемент И 6 разрешает прохождение тактовых импульсов на вход счетчика 7, который продолжает работу в кольцевом режиме.

Таким образом, устройство по возник0 новению генерации высвечивает код, вызвавший генерацию,на блоке 15 индикации, который пропорционален вносимому сопротивлению контролируемой среды. Отсутствие свечения блока 15 индикации

5 сигнализирует об отсутствии генерации генератора 1 и необходимости изменения параметров других элементов его контура или пределов изменения управляемого параметра.

0 В момент появления на выходе счетчика 7 единичного кода на выходе элемента И 11 формируется сигнал логической 1, разрешающий работу элемента И 12. Элемент И

12выполнен так, что сигнал логической 1 5 на его выходе появляется в противофазе к

изменению состояния счетчика 7. Этот сигнал вызывает срабатывание формирователя

13импульсов, на выходе которого формируется импульс, запрещающий работу элемен0 та И 14. Ложное срабатывание генератора 1

при возврате управляющего напряжения из

. максимального в минимальное значение и

соответственно срабатывание порогового

элемента 4 не отразится на работе последу5 ющих элементов устройства. Длительность импульса на выходе формирователя 13 импульсов определяется инерционностью работы устройства.

Таким образом, передним фронтом им0 пульса с выхода элемента И 6 счетчик 7 устанавливается в единичное состояние, на выходе элемента И 11 появляется сигнал логической 1, но сигнал на выходе элемента И 12 не изменяется. Если при максималь5 ном значении управляющего напряжения, определяемом единичным кодом на выходе счетчика 7, генератор 1 не срабатывает, то задний фронт импульса с выхода элемента И 6 (для импульсов генератора 5 тактовых импульсов типа меандр - через полпериода) вызовет появление на выходе элемента И 12 сигнала логической 1, и на выходе формирователя 13 импульсов появится передний отрицательный фронт импульса, за- прещающий работу элемента И 14. Длительность импульса на выходе формирователя 13 устанавливается такой, чтобы задний положительный фронт появился позже перепада на выходе порогового элемента 4 при возврате управляющего напряжения и вместе с тем. чтобы после окончания запрещающего импульса формирователя 13 устройство в случае необходимости успело сработать при нулевом управляющем напряжении (нулевом коде счетчика 7).

При подаче на шину 18 управляющего импульса на выходе триггера 17 устанавливается уровень логической 1, который при наличии уровня логической 1 на выходе элемента И 14 устанавливает на выходе элемента И-НЕ 19 спад импульса, который производит запись кода с выхода счетчика 7 в регистр 16 и осуществляет возврат триггера 17 в исходное состояние до поступления управляющего импульса на шину 18, формируя задний фронт импульса элемента И-НЕ 19. Так как на выходах счетчика 7 и регистра 16 одинаковые коды, то на выходе вычитате- ля 20 проявляется нулевой код, высвечивае- мый блоком 15 индикации на время длительности выходного импульса формирователя 9. Если комплексное сопротивление, вносимое контролируемой средой в катушку выхретокового преобразователя 2, не изменяется, то код возникновения генерации, снимаемый с выхода счетчика 7, не изменяется, и блок 15 индикации высвечивает нулевой код. При изменении комплексного сопротивления код на выходе счетчика 7, вызвавший возникновение генерации, изменится, соответственно изменится разница кодов на выходе вычитателя 20, а также изменятся показания блока 15 индикации.

Изменяя режим работы счетчика 7 (суммирование или вычитание) и режим работы формирователя 9 (по фронту или по спаду), можно устанавливать различные режимы работы устройства, фиксируя или момент появления генерации или момент ее срыва. Если счетчик 7 находится в режиме вычитания импульсов, то на выходе элемента ИЛИ- НЕ 11 появляется уровень логической 1 при нулевом коде счетчика 7.

Таким образом, предложенное устройство по сравнению с известным обладает повышенной достоверностью, так как ложное срабатывание генератора 1 (срыв или

возникновение генерации), возникающее при возврате управляющего напряжения в исходное значение, не влияет на работу устройства вследствие того, что перепад напряжения на выходе порогового элемента 4 на время возврата запрещается элементом И 14. В качестве двоичного счетчика может использоваться микросхема типа К561ИЕ11, в качестве аналогового ключа микросхема типа К590КН4, вычитатель двоичных кодов можно реализовать с помощью сумматора К561ИМ1, осуществляя сложение прямого кода двоичного счетчика 7 с дополнительным кодом с выхода регистра

16, и по знаку результата преобразовывать в прямой код. Индикация может производиться цифровыми индикаторами, подключенными через дешифратор.

Формула изобретения

1. Устройство для электромагнитного контроля, содержащее вихретоковый преобразователь, последовательно соединенные высокочастотный генератор, в колебательный контур которого включен

вихретоковый преобразователь, амплитудный детектор и пороговый элемент, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, первый элемент И, двоичный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, подключенный к второму входу высокочастотного генератора, последовательно соединенные первый формирователь импульсов и блок обработки и индикации, второй вход которого подключен к выходу двоичного счетчика, а третий вход блока обработки и индикации соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено последовательно соединенными блоком совпадения, вторым элементом И, вторым формирователем импульсов и третьим элементом И, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, а вход соединен с выходом порогового элемента, выход двоичного счетчика соединен с входом блока совпадения, а выход первого

элемента И соединен с инвертирующим входом второго элемента И.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что двоичный счетчик выполнен в виде суммирующего счетчика, а блок совпадения выполнен в виде элемента И.

3.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что двоичный счетчик выполнен в виде вычитающего счетчика, а блок совпадения выполнен в виде элемента ИЛ И-НЕ.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в машиностроении для обнаружения дефектов и нарушений структуры материала методом вихревых токов. Целью изобретения является повышение достоверности контроля путем устранения возможности ложного срабатывания при возврате управляющего напряжения в исходное значение. Изменяя режим работы двоичного счетчика 7 (суммирование или вычитание) и режим работы формирователя 9 (пр фронту или по спаду), устанавливают различные режимы работы устройства, фиксируя или момент появления генерации или момент ее срыва. Если счетчик 7 находится в режиме вычитания импульсов, то на выходе элемента ЧЯЯИ-НЕ 11 появляется уровень логической 1 при нулевом коде счетчика 7. Сигнал лЪгичёской 1 на выходе элемента И 12 появляется в противофазе к изменению состояния счетчика 7. Этот сигнал вызывает срабатывание формирователя 13 импульсов, на выходе ко-1 торого формируется импульс, запрещающий работу элемента И 14. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. со с