Цифровое устройство вихретокового контроля Советский патент 1992 года по МПК G01N27/90 

2 ю

00

ю

11...11 (например, Кп 001...11), то в случае KI Кп на всем участке аппроксимируемой передаточной характеристики сигнал с выхода блока 5 сравнения через элемент ИЛИ 18 удерживает индикатор 11 в отключенном состоянии, что сигнализирует об изменении режима контроля и исключает ложные показания индикатора. Наличие в устройстве

цифровых блоков создает возможность использовать внешние вычислительные средства как для задания кодов К. аи , так и для их определения в процессе предварительной настройки, а также производить с помощью внешних вычислительных средств дальнейшую обработку результатов контроля. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий в машиностроении. Цель изобретения - повышение точности контроля. Устройство содержит генератор t, вихретоковый преобразователь 2, блок 3 обработки, аналого- цифровой преобразователь 4, блок 5 сравнения, генератор 6 тактовых импульсов, счетчик 7, три блока 8, 12, 14 памяти, вычислительный блок 9, два сумматора 10, 13, цифровой индикатор 11, регистр 15, два элемента ИЛИ 16,18, элемент И 17. Устройство позволяет производить как интерполяцию передаточной характеристики, так и экстраполяцию с выдачей признаков участков экстраполирования, а также качественно оценивать режим контроля. Если, например, известно максимальное значение Кп для данного режима контроля (тип вихретокового преобразователя 2, контролируемый материал и т.д.), отличное от кода с/ С

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля качества материалов и изделий в машиностроении.

Известно цифровое устройство вихрето- кового контроля, содержащее последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь, блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, сумматор и цифровой индикатор, последовательно соединенные блок фиксированных напряжений и мультиплексор, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам сумматора и цифроаналогового преобразователя, а второй вход мультиплексора соединен с вторым выходом аналого-цифрового преобразователя,

Однако известное устройство имеет низкую точность вследствие отсутствия возможности экстраполирования передаточной функции.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровое устройство ви хретокового контроля, содержащее последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь, блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, генератор тактовых импульсов, счетчик, первый блок памяти, вычислительный блок, первый сумматор и цифровой индикатор, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения, последовательно соединенные второй блок памяти, вход которого соединен с выходом счетчика, а выход подключен ко второму входу блока сравнения, и второй сумматор, второй вход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, а выход соединен с вторым входом вычислительного блока, и третий блок памяти, включенный между счетчиком и первым сумматором.

Недостатком известного устройства является низкая точность вследствие вычисления значений передаточной характеристики между узловыми точками (интерполяция) и

отсутствие возможности вычислений за отрезками узловых точек (экстраполяция).

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет интерполирования и экстраполирования передаточной хэрэктеристики.

Изобретение позволит оценивать изменение режима контроля, а также использовать для дальнейшей обработки результатов контроля внешние цифровые вычислительные и управляющие устройства в автоматизированной системе вихретокового контроля.

Указанная цель достигается тем, что цифровое устройство вихретокового контроля, содержащее последовательно

соединенные генератор, вихретоковый преобразователь, блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, генератор тактовых импульсов, счетчик, первый блок памяти, аычислительный блок, первый сумматор и цифровой индикатор, второй блок памяти, включенный между выходом счетчика и вторым входом блока сравнения, второй сумматор, вклю- ,ченный между выходом аналого-цифрового

преобразователя и вторым входом вычислительного блока и третий блок памяти, включенный между выходом счетчика и вторым входом первого сумматора, снабжено последовательно соединенными регистром,

вход управления которого подключен к генератору тактовых импульсов, а выход соединен с вторым входом второго сумматора и первым элементом ИЛИ, подключенными к выходу второго блока памяти, и последовательно соединенными элементом И, подключенным к выходу второго блока памяти, и вторым элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход подключен к входу управления цифрового индикатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового устройства вихретокового контроля; на фиг. 2 - график, поясняющий работу устройства первого блока памяти; на фиг. 3 - пример выполнения вычислительного блока.

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные генератор 1. вихре- токовый преобразователь (ВТП) 2, блок 3 обработки информации, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, блок 5 сравнения, генератор 6 тактовых импульсов, счетчик 7, первый блок 8 памяти, вычислительный блок 9, первый 10 сумматор и цифровой индикатор 11, второй блок 12 памяти, включенный между счетчиком 7 и блоком 5 сравнения, второй сумматор 13, включенный между АЦП 4 и вычислительным блоком 9, третий блок 14 памяти, включенный между счетчиком 7 и первым сумматором 10, последовательно соединенные регистр 15, первый вход которого соединен с выходом второго ЗУ 12, второй вход подключен к выходу генератора 6 тактовых импульсов, а выход подключен к второму входу второго сумматора 13, и первый элемент ИЛИ 16, выход которого соединен с первым выходом 19 устройства. Устройство содержит также последовательно соединенные элемент И

17,вход которого подключен к выходу второго ЗУ 12, а выход соединен с вторым выходом 20 устройства, и второй элемент ИЛИ

18,второй вход которого подключен к выходу блока 5 сравнения, а выход соединен с вторым входом цифрового индикатора 11.

Устройство работает следующим образом.

Генератор питает ВТП 2, сигнал с выхо- да которого поступает в блок 3 обработки информации. На выходе последнего появляется постоянное напряжение, величина которого зависит от контролируемого параметра, например от электропроводно- сти а, как показано на фиг, 2. Эта зависимость разбивается на п линейных участков, количество которых определяется требуемой точностью кусочно-линейной аппрокси- мации и количеством фиксируемых значений контролируемого параметра, например контрольных образцов с фиксированными значениями электропроводности оь. Напряжение с выхода блока 3 обработки информации поступает на вход АЦП 4, где преобразуется в двоичный код К,

В первом блоке 12 устройства в порядке возрастания адгесов хранятся значения двоичных кодов К для всех п значений контролируемого параметра в узловых точках и максимально возможное значение Кп . равное единичному коду (Kif 11...11).

В таблице представлено содержимое блоков 8, 12 и 14 памяти.

В блоке 12 под нулевым адресным кодом хранится двоичный код К, соответствующий значению контролируемого параметра, под первым адресом - код Kg, соответствующий значению О2 и т.д. (фиг. 2). Значения двоичных кодов Kt определяются для узловых значений контролируемого параметра в процессе предварительной настройки устройства. Количество ячеек памяти в блоке управления должно быть на единицу больше количества узлов. При количестве узлов, равному п, в (п + 1)-й ячейке памяти хранится максимально возможный код К - 11... 11. Значение параметра он определяется как проекция на ось а точки пересечения уровня Кп с предложением отрезка между узлами п-1 и п.

В блоке 14 памяти по порядку возрастания адресов хранятся л двоичных кодов значений контролируемого параметра о (фиг. 3). Так, под нулевым адресом в блоке 14 хранится двоичный код оъ. В простейшем случае 0ь 0 (фиг. 2). Для повышения точности экстраполяции определяется о0таз40 при К - 0. Под первым адресом в блоке 14 хранится двоичный код at. под вторым - 0s и т.д. В п + 1 ячейке памяти (следующей после последней узловой) хранится двоичный код 0Ь. Значения двоичных кодов значений оъ и приращений Оп-оь-1 также устанавливаются в процессе предварительной настройки устройства.

В исходном состоянии счетчик 7 и регистр 15 сброшены и на их выходах присутствуют нулевые коды. Нулевой адресный код выбирает из блоков 12, 8 и 14 памяти соответствующие коды Ki, 01-оъ и оь. Полученный в процессе контроля на выходе АЦП4 двоичный код KI сравнивается в блоке 5 сравнения с кодом Ki. В случае выполнения неравенства KI 4Ki (точка 1, как показано на фиг. 2) на выходе блока 5 сравнения появляется сигнал, запрещающий работу генератора 6 тактовых импульсов и через второй элемент ИЛИ 20, разрешающий работу цифрового индикатора 11.

Нулевой код на выходе регистра 15 через первый элемент ИЛИ 16 формирует нулевой сигнал на выходе 19, сигнализирующий о нахождении искомого значения перед первой узловой точкой,

Сумматор 13 вычисляет разницу кодов на выходе АЦП 4 KI и на выходе регистра 15 - ДК| KI. Выходной двоичный код ДК| с

выхода сумматора 13 подается на вход вычислительного блока 9.

Пример выполнения вычислительного блока 9 представлен на фиг. А. Блок 9 содержит первый цифроаналоговый преобразо- ватель (ЦАП) 21, цифровые входы которого подключены к выходам блока 8, второй ЦАП 22, цифровые входы которого подключены к выходам сумматора 13, а опорным напряжением служит напряжение с выхода ЦАП 21. Сигнал с выхода ЦАП 22 подается на аналоговый вход АЦП 23, цифровые выходы которого подключены к первому входу первого сумматора 10. Первый ЦАП 21 и 23 АЦП имеют одно и то же опорное напряжение

Uon.

Таким образом, выходной двоичный код AKt с выхода сумматоре 13 подается на цифровые входы ЦАП 22, на аналоговый вход которого поступает напряжение с выхода ЦАП 21, преобразованное из двоичного кода АО TI - оъ поступающего на цифровые входы ЦАП 21. На выходе ЦАП 22 имеется аналоговый сигнал Аа, который посредством АЦП 23 преобразуется в цифровой код, поступающий на вход сумматора 10.

Сумматор 10 находит сумму а - а0 + AOJ, которая подается на вход цифрового индикатора 6.

В случае выполнения неравенства Kt Ki сигнал на выходе блока 5 сравнения, поступающий на управляющий вход генератора 6 тактовых импульсов, разрешает его работу, а через элемент ИЛИ 18 запрещает работу цифрового индикатора 11.

Срезом выходного импульса генератора 6 тактовых импульсов код Ki переписывается из блока 12 в регистр 15, ни выходе элемента ИЛИ 16 появляется единичный потенциал, сигнализирующий о попадании ра- бочей точки между узлами. По спаду выходного импульса генератора б тактовых импульсов изменяется адрес блока управления, на выходе которых появляются новые коды. В определенный момент выполняется соотношение Ki Ki 4Kn (например, точка 1 фиг. 2). Тогда на выходе сумматора 13 имеется код AKt m К/ - К2. на выходе блока 8 - код Д оз| оз - 02. на выходе блока 14 - код 05, на выходе вычислительного блока 9 - код

Aoj1 и на выходе сумматора 10 - код

oi1 -01 4-До.

При выполнении соотношения, к/ Кп происходит выборка из блока 12 кода Кп 11...11, который через элемент И. 17 формирует единичный уровень на выходе 20, сигнализирующий о экстраполяции за узловой точкой (точка 1, фиг. 2). Одновременно К становится меньше Кп , приостанавливается работа генератора 6 тактовых импульсов и разрешается работа цифрового индикатора 11.

На выходе сумматора 13 имеется код АК| - Ki - Кп, на выходе блокаЈ- кодАоь Oh - On - 1 . на выходе блока 14 - код On. На выходе вычислительного блока 9 - код ДоГ и на выходе сумматора 10 - код 4-А оь

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить как интерполяцию передаточной характеристики, так и экстраполяцию с выдачей признаков участков экстраполирования (перед первым узлом или после последнего). Кроме того, устройство позволяет качественно оценивать режим контроля. Если, например, известно максимальное значение Кп для данного режима контроля (тип вихретоково- го преобразователя 2, контролируемый материал и т.д.), отличное от кода 11... 11 (например, ...11), то в случае Ki Кя на всем участке аппроксимируемой передаточной характеристики сигнал с выхода блока 5 сравнения через элемент ИЛИ 18 удерживает индикатор 11 в отключенном состоянии, что сигнализирует об изменении режима контроля и исключает ложные показания индикаторов. Наличие в предлагаемом устройстве цифровых блоков создает возможность использовать внешние вычислительные средства как для задания кодов К, о и До, так и для их определения в процессе предварительной настройки, а также производить с помощью внешних вычислительных средств дальнейшую обработку результатов контроля.

Выполнение генератора 1, ВТП 2, блока 3 обработки может быть по известному. В качестве АЦП 4, 23 можно использовать микросхемы типа К572ПВ1, в качестве ЦАП 21,22 - микросхемы типа К572ПА1В, в качестве ЗУ 8, 12, 14 - микросхемы ПЗУ типа КР556РТ5, Блок сравнения может быть вы полней на основе цифрового компаратора К561ИП2, в качестве сумматоров 10,13 можно использовать микросхемы типа К561ИМ1, в качестве счетчика 7 - микросхемы типа К561ИЕ11, в качестве регистра - микросхемы типа К561ИР9, генератор 6 тактовых импульсов собран на микросхеме типа К561ЛЕ5.

Формула изобретения

Цифровое устройство вихретокового контроля, содержащее последовательно соединенные генератор,вихретоковый преобразователь, блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, генератор тактовых импульсов,

счетчик, первый блок памяти, вычислительный блок, первый сумматор и цифровой индикатор, второй блок памяти, включенный между выходом счетчика и вторым входом блока сравнения, второй сумматор, включенный между выходом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом вычислительного блока, и третий блок памяти, включенный между выходом счетчика и вторым входом первого сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено последовательно

соединенными регистром, вход управления которого подключен к генератору тактовых импульсов, а выход соединен с вторым входом второго сумматора, и первым элементом ИЛИ, подключенными к выходу второго блока памяти, и последовательно соединенными элементом И. подключенным к выходу второго блока памяти, и вторым элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход подключен к входу управления цифрового индикатора.

с ЗУ 8

21

С сумматор 13

ФигЗ

Редактор Н.Гунько

,,,

Техред М.МоргенталКорректор М.Макс.имйшинец

Заказ 2593ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

f

23

Qtytwa/nop Ю