Устройство для неразрушающего контроля объектов Советский патент 1992 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к средствам контроля и управления и может быть использовано для построения систем иеразру- шающего контроля, охранной сигнализации и очувствления промышленных роботов.

Известно устройство для контроля формы изделий, содержащее измерительный и дополнительный электроды. Дополнительный электрод создает электрическое поле, под действием которого на измерительном электроде наводится потенциал, изменяющийся при перемещении электродов относительно изделия.

Недостатком этого устройства является необходимость использования дополнительного электрода и сложность измерения постоянного потенциала, обусловленная использованием постоянного поля.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для неразрушающего контроля объектов, содержащее систему приемных элементов, к выходам которых подключены последовательно соединенные коммутатор и блок интегрирования, формирователь, индикатор, источник переменного электрическою поля, выполненный в виде плоского проводника, расположенного вблизи приемных элементов, блок дифференцирования, включенный между интегратором и формирователем и сумматор, один ЕХОД которого соединен с формирователем, второй вход - с генератором развертки индикатора, а выход - со входом усилителя вертикального отклонения индикатора.

Однако в известном устройстве необходим отдельный источник поля, в качестве которого используется либо сам контролируемый объект, либо отдельный электрод, который должен быть определенным образом ориентирован относительно системы приемных элемента для создания в плоскости их расположения равномерного поля. Носителем информации о контролируемом объекте является распределение потенциала в плоскости расположения изг.-ерителсй. Локальныеже неоднородности распределения потенциала, обусловленные неоднородностью структуры объекта, имеют слабо

С

-ч

ел

выраженный характер. В известном устройстве информация о структуре объекта выделяется путем дифференцирования огибающей видеосигнала, соответствующего распределению потенциала в данном сече- нии. Вследствие малой крутизны изменения потенциала производная имеет малую величину полезного сигнала на выходе дифференциатора, что может привести к потере части информации о структуре объекта.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности и оперативности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для неразрушающего контро- ля объектов, содержащее задающий генератор, систему измерительных электродов, коммутатор, детектор, блок дифференцирования, формирователь, сумматор, генератор развертки и индикатор, первый вход сумматора соединен с выходом формирователя, второй - с первым выходом генератора развертки, выход - с входом вертикального отклонения индикатора, введены преобразователи ток-напряжение, общий электрод, блок управления, выпрямитель и блок вычитания, преобразователи ток-напряжение включены между выходом задающего генератора и измерительными электродами, выходы преобразователей ток-напряжение подключены к информационным входам коммутатора, выход задающего генератора подключен к входу блока управления, выходы которого подключены ко входам управления коммутатора и генератора развертки, один из выходов которого, служащий для вертикального отклонения луча индикатора, подключен к первому входу сумматора, а второй, служащий для горизонтального отклонения, - ко входу горизонтального отклонения индикатора, выход блока дифференцирования подключен ко входу выпрямителя, выход которого подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом детекто- ра, а выход - с входом формирователя, второй выход задающего генератора соединен с опорным входом-детектора, второй выход генератора развертки соединен с входом горизонтального отклонения индикатора, общий электрод соединен с вторым выходом задающего генератора.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство для неразрушающего конт- роля объектов содержит задающий генератор 1, систему 2 измерительных электродов, преобразователи 3 ток-напряжение, коммутатор 4. блок 5 синхронизации, детектор 6, блок 7 дифференцирования, выпрямитель

8, блок 9 вычитания, формирователь 10, сумматор 11, генератор 12 развертки, индикатор 13 и общий электрод 14, выход задающего генератора 1 подключен к входу блока 5 управления и через преобразователи 2 ток-напряжение - к измерительным электродам 3, выходы преобразователей 2 ток-напряжение подключены к информационным входам коммутатора 4, вход управления которого соединен с первым выходом блока 5 управления, а выход - с входом детектора 6, выход которого подключен к входу блока 7 дифференцирования и первому входу блока 9 вычитания, выход блока 7 дифференцирования через выпрямитель 8 подключен к второму входу блока 9 вычитания, выход которого через формирователь 10 соединен с первым входом сумматора 11, второй вход которого соединен с первым выходом генератора 12 развертки, второй выход которого подключен ко входу горизонтального отклонения индикатора 13, вход вертикального отклонения индикатора подключен к выходу сумматора 11, вход генератора развертки подключен ко второму выходу блока 5 управления, второй выход задающего генератора 1 соединен с общим электродом 14.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает переменное напряжение, которое прикладывается между электродами 2, 14, создавая в зоне между ними переменное электрическое поле. При этом в цепи каждого электрода протекает ток смещения, величина которого определяется его емкостью относительно общего электрода. Преобразователи ток-напряжение 3 преобразуют этот ток в переменное напряжение, параметры которого определяются в конечном итоге емкостью электрода и параметрами преобразователя ток-напряжение.

Напряжения с выходов преобразователей ток-напряжение поступают на информационные входы коммутатора 4, который управляется блоком синхронизации 5 и поочередно подключается к входу детектора 6, выделяющего огибающую амплитуды или фазы этих напряжений. При отсутствии вблизи электродов контролируемого объекта и идентичности параметров электродов и преобразователей ток-напряжение на выходе выпрямителя будет постоянное напряжение. При наличии объекта 15 вблизи электродов устанавливается взаимодействие его с электрическим полем, создаваемым электродами, вследствие чего изменяются величины токов смещения через различные электроды. Это эквивалентно изменению распределения плотности заряда (или плотности тока смещения) на проводящей плоскости, взаимодействующей с обьектом, поскольку электроды, расположенные в одной плоскости и имеющие одинаковый потенциал, полностью эквивалентны проводящей плоскости, имеющей тот же потенциал, С другой стороны изменение тока смещения можно объяснить изменением емкости электрода при приближении к нему проводящего или диэлектрического объекта.

Таким образом, при помещении в зону контроля устройства объекта имеет место изменение величины тока смещения через электроды и, соответственно, напряжений на выходах преобразователей ток-напряжение. При этом огибающая амплитуды (или фазы) на выходе детектора 6 однозначно отражает физические и геометрические параметры объекта высечении, соответствующем расположению электродов, опрашиваемых в данный отрезок времени.

Огибающая амплитуды (или фазы) с выхода детектора б поступает на вход блока 7 дифференцирования для формирования напряжения, пропорционального приращению входного сигнала. Напряжение с выхода блока дифференцирования преобразуется с помощью выпрямителя 8 в од- нополярное и поступает на вход блока 9 вычитания. Напряжение с выхода блока 9 вычитания поступает на вход формирователя 10, который формирует прямоугольный импульс при превышении входным напряжением определенного порога. Этот импульс поступает на вход сумматора 11, где суммируется с напряжением вертикального отклонения индикатора, вырабатываемым генератором развертки 12. Сигнал с выхода сумматора подается на вход вертикального отклонения индикатора.

Для вертикального отклонения луча индикатора может использоваться ступенчатое или линейно изменяющееся напряже- ние, синхронизированное с опросом соответствующих электродов. На вход горизонтального отклонения индикатора подается напряжение горизонтального отклонения, также синхронизированное с коммутацией электродов. При этом на экране индикатора в соответствии с коммутацией

электродов формируется растр, на который накладывается темный контур (негатив) изображения объекта в электрическом поле, благодаря тому, что в определенные моменты луч выводится за пределы растра, и одповременно светлый контур изображения объекта (позитив), расположенный выше растра.

Формула изобретения Устройство для неразрушающего контроля объектов, содержащее задающий генератор, систему измерительных электродов, коммутатор, генератор развертки, блок синхронизации, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и генератора развертки, последовательно соединенные блок выделения огибающей и блок дифференцирования, выход коммутатора соединен со входом блока выделения огибающей, формирователь, сумматор,

первым входом соединенный с выходом формирователя, вторым - с выходом вертикального отклонения генератора развертки, а выходом - с первым входом индикатора, второй вход которого соединен с выходом

горизонтального отклонения генератора развертки, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и оперативности контроля, оно снабжено преобразователями ток-напряжение по

числу измерительных электродов, выпрямителем и блоком вычитания, выход задающего генератора подключен к входу синхронизации блока выделения огибающей и через преобразователи ток-напряжение к электродам, выходы преобразователей ток-напряжения подключены к информационным входам коммутатора, выпрямитель входом соединен с выходом блока дифференцирования, а выходом - с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока выделения огибающей, а выход блока вычитания соединены с входом формирователя.

Изобретение позволяет повысить разрешающую способность и оперативность контроля объектов в электрическом поле Поле создается системой измерительных электродов и измеряется амплитуда или фаза юка смещен1.. каждого электрода, Синхронно с опросом электродов осуществляется формирование растра на экране электронно-лучевой трубки; при взаимодействии контролируемого объекта с изменяются параметры токов смешения соответствующих электродов, что позволяет сформировать изображение объекта в электрическом поле 1 ил.