Устройство для контроля работоспособности дефектоскопов Советский патент 1992 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для проверки работоспособности и калибровки дефектоскопов протяженных изделий, армированных тросами, например дефектоскопов для контроля состояния тросовой основы лент шахтных конвейерных установок.

Известны устройства для контроля работоспособности и калибровки дефектоскопов, содержащие первичный преобразователь, связанный с электронным блоком и имитатор дефектов (1,2) Недостатком известных устройств является их сложность и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является устройство для автоматического самоконтроля работоспособности дефектоскопа (3),

Устройство содержит предназначенный для связи с контролируемым дефектоскопом измерительный блок, включающий датчики и электронный коммутатор, и имитатор дефектов.

Имитатор дефектов выполнен в виде пластины или стержня, укреплен на рычаге.

ч

sl

ю VJ

ел

взаимодействующем с якорем электромагнита, получающего питание в период межконтрольных пауз, Во время этих пауз имитатор подводится под сканирующие датчики, по сигналу которых судят о работоспособности дефектоскопа.

Недостатком прототипа является низкая надежность контроля и калибровки де- фектоскопов протяженных изделий, армированных тросами, например, тросовой основы резинотросовых конвейерных лент.

Связано это с тем, что имитатор дефектов в прототипе выполнен в виде механической конструкции, обеспечивающей обнаружение неисправности в любом из каналов контроля дефектоскопа при дефектоскопии только однотипных изделий имеющих одинаковую имитационную модель дефекта,

При контроле же и калибровке дефектоскопов тросовой основы конвейерных лент требуются разнотипные имитационные модели двух основных видов дефектов: реального дефекта типа обрыва от допустимого количества поврежденных тросов на любом участке ленты и технологического дефекта типа стыка от концов тросов на границах ее стыковых соединений. Причем при контроле и калибровке одного и того же дефектоскопа общее число различающихся между собой имитационных моделей для упомянутых двух основных видов дефектов определяется количеством типов лент и диаметром используемых в них тросов (в лентах шахтных конвейеров используются пять основных диаметров тросов: 4,2; 5; 6,0; 7,5 и 8,25 мм), а также величиной номинальной скорости движения ленты.

С учетом изложенного использование прототипа для контроля работоспособности дефектоскопов протяженных изделий, армированных тросами, приведет к резкому снижению надежности их контроля и особенно калибровки, т.к. в последнем случае требуется обеспечить перестройку не только многих имитационных моделей дефектов, но и их многократное и точное воспроизведение при проверке последующих дефектоскопов.

Целью изобретения является повышение надежности контроля и калибровки дефектоскопов за счет обнаружения дефектов имеющих разную имитационную модель.

Поставленная цель обеспечивается за счет того, что в устройстве для контроля работоспособности дефектоскопов, содержащем измерительный блок, предназначен- ный для связки с контролируемым дефектоскопом, и имитатор дефектов, соединенный с измерительным блоком, имитатор выполнен в виде синхронизированного генератора импульсов прямоугольной и треугольной формы, источника питания, резистора, двух счетчиков, двух логических элементов НЕ, двух ключей, коммутирующего узла, кнопки Пуск и выходного операци- онного усилителя с регулируемым резистором на выходе, подвижный контакт

0 которого является выходом имитатора, пер вый выход синхронизированного генератора импульсов прямоугольной и треугольной формы связан со входом разрешения перво - го и счетным входом второго счетчика, а

5 второй выход связан с входами первого и второго ключей, управляющие входы которых связаны соответственно непосредственно с выходом 1 первого счетчика и через второй коммутирующий узел с выхо

0 дами 1 - т второго счетчика, выходы первого ключа непосредственно, а второго ключа через логический элемент НЕ связэ ны соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами выходного опера5 ционного усилителя входы Сброс первого и второго счетчиков через кнопку Пуск связаны с положительным зажимом источника питания, а через резистор - с общей точкой источника питания, входом синхро0 низированного генератора импульсов прямоугольной и треугольной формы, одним из выводов регулируемого резистора и является входом имитатора дефектов, выход m + 1 первого счетчика через второй логический

5 элемент НЕ связан с собственным счетным входом, (т + 1)-й выход второго счетчика связан с собственным входом разрешения. Синхронизированный генератор импульсов прямоугольной и треугольной фор0 мы выполнен в виде компаратора и интегратора на базе операционных усилителей, диода, резистора, конденсатора и рези- стивного делителя, выход компаратора через диод связан с первым выходом синх5 ронизированного генератора импульсов прямоугольной и треугольной формы и через переменный резистор - с общей точкой соединения конденсатора и инвертирующего входа операционного усилителя интегра0 тора, выход которого связан с другим выводом конденсатора и с одним из плеч резистивного делителя на неинвертирующем входе операционного усилителя компаратора, второе плечо-которого связано с

5 выходом компаратора, инвертирующий вход операционного усилителя компаратора и неинвертирующий вход операционного усилителя интегратора связаны с общей точкой источника питания, а выход интегратора является вторым выходом синхронизированного генератора импульсов прямоугольной и треугольной формы.

На фиг. 1 приведена структурная схема; на фиг. 2 - принципиальная схема синхронизированного генератора импульсов; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу имитатора.

Устройство содержит многоэлементный индукционный первичный преобразо: ватель 1, электронный блок 2 контролируемого дефектоскопа, коммутирующий узел 3 и имитатор 4 дефектов. Первичный преобразователь 1 и коммутирующий узел 3 образуют измерительный блок устройства.

Имитатор дефектов 4 содержит синхронизированный генератор 5 импульсов прямоугольной и треугольной формы, первый 6 и второй 7, счетчики, ключи 8, 9, первый 10 и второй 11 логические элементы НЕ, второй коммутирующий узел 12, выходной операционный усилитель 13. кнопку Пуск 14, резистор 15, регулируемый резистор 16 и источник 17 питания.

Синхронизированный генератор 5 (фиг. 2) выполнен в виде связанных между собой компаратора и интегр -тора на базе операционных усилителей 18 и 19 соответственно и содержит, кроме того, диод 20, резистор 21, конденсатор 22 и резистивный делитель 23, 24. Синхронизированный генератор 5 предназначен для формирования синхронизированных импульсов прямоугольной (фиг, 3,а) и треугольной (фиг. 3,6) формы, является одним из основных узлов электронного имитатора 4 дефектов, на выходе которого в зависимости от положения второго коммутирующего узла 12 формируются два вида двухполярных импульсов треугольной формы (фиг. 3,в,г).

Экспериментально установлено, что разнополярные импульсы треугольной формы, подаваемые через многоэлементный индукционный первичный преобразователь в измерительные каналы серийного дефектоскопа типа УКТЛ для контроля состояния тросовой основы конвейерных лент, наиболее точно отражают форму сигналов первичного преобразователя от реальных дефектов тросовой основы типа Обрыв в месте повреждения тросов или типа Стык - на границе стыковых соединений.

При этом для имитации дефектов типа Обрыв в тросовой основе на выходе имитатора 4 формируются положительный и отрицательный импульсы треугольной формы, имеющие общую точку перехода через ноль (фиг. 3,в), а для имитации дефектов типа - разнополярные импульсы треугольной формы разнесенные во времени,

т.е. имеющие общую линию перехода через ноль (фиг. 3,г).

Перед проверкой контролируемый дефектоскоп подключается к устройству, Первый коммутирующий узел 3 обеспечивает подачу сигналов имитатора 4 дефек- тов одновременно на все m + 1 измерительные каналы контролируемого дефектоскопа 2 протяженных изделий или в

0 любой их комбинации.

Значения длительности и амплитуды импульса имитационного сигнала, зависящие от номинальной скорости контролируемой ленты, диаметра и количества

5 поврежденных тросов и др. устанавливают при помощи резисторов 21 и 16 в соответствии с их фактическими значениями для характерных дефектов,

Работает устройство следующим обра0 зом.

В исходном состоянии схемы синхронизированный генератор 5 импульсов формирует на первом выходе импульсы прямоугольной формы, а на втором - двух5 полярные импульсы треугольной формы (фиг. 3,а,б). Указанные импульсы синхронизированы, т.к. двухполярные импульсы треугольной формы с выхода интегратора на операционном усилителе 19 (фиг. 2) получа0 ют путем однократного интегрирования импульсов прямоугольной формы с выхода компаратора на операционном усилителе 18. При этом направление заряда конденсатора 22 интегратора зависит от полярности

3 выходного напряжения компаратора, которая изменяется на обратную в момент равенства нулю напряжения обратной связи на неинвертирующем входе операционного усилителя 18, задаваемого резистивным де0 лителем 23, 24. Длительность выходных импульсов интегратора определяется величиной элементов 22, 21 и регулируется резистором 21.

Импульсы прямоугольной формы с пер5 вого выхода генератора 5 импульсов поступают одновременно на вход разрешения и счетный вход счетчиков 6 и 7 соответственно (фиг. 1), однако благодаря собственным цепям самоблокировки указанные счетчики

0 находятся в состоянии Запрет счета.В связи с этим ключи 8 и 9, управляемые сигналами счетчиков 6 и 7, закрыты и двухполярные импульсы треугольной формы со второго выхода генератора 5 импульсов в исходном

5 состоянии схемы не поступят на входы выходного операционного усилителя 13, а следовательно, и выходной сигнал имитатора 4 дефектов будет отсутствовать.

После кратковременного нажатия кнопки 14 Пуск стенда разрешается работа

счетчиков 6, 7 на время появления выходных сигналов которых открываются соответствующие ключи 8, 9. При этом импульсы треугольной формы положительной полярности через ключ 8 поступают непосредственно на неинвертирующий вход выходного операционного усилителя 13, а импульсы -треугольной формы отрицательной полярности - через ключ 9 и первый логический элемент 10 НЕ на инвертирующий вход этого усилителя.

Достигается это тем, что счетчик б работает по заднему фронту прямоугольных импульсов, т.е. импульсы на выходе этого счетчика будут во времени совпадать с положительными импульсами треугольной формы, а счетчик 7 работает по переднему фронту прямоугольных импульсов, т.е. импульсы на его выходе будут совпадать во времени с отрицательными импульсами треугольной формы.

Таким образом, на нагрузке выходного операционного усилителя 13 формируется только один двухполярный имитационный сигнал (фиг.З.в.г), после чего схема стенда возвращается в исходное состояние. Это произойдет тогда, когда счетчики 6, 7 насчитывают m импульсов, после чего сработают их цепи самоблокировки и наступит Запрет счета,

Вид имитационного сигнала стенда зависит от положения переключателя 12. Для указанного на схеме фиг. 1 положения переключателя 12 (положение 1) на выходе имитатора 4 формируется один двухполярный имитационный сигнал треугольной формы, положительный и отрицательный импульсы которого имеют общую точку перехода через ноль, т е. имитируют сигнал первичного преобразователя от повреждения (фиг. 3,в). Для любого другого положения переключателя 12 на выходе имитатора 4 формируется также один двухполярный сигнал треугольной формы, положительный и отрицательный импульсы которого будут разнесены во времени, т.е. имеет общую линию перехода через ноль (фиг. 3,г) и таким образом имитируют сигнал первичного преобразователя 1 дефектоскопа от границ стыкового соединения. В положении т переключателя 12 положительный и отрицательный импульсы имитационного сигнала будут разнесены во времени на максимальную величину. Для приведенного на фиг. 3,г случая переключатель 12 находится в положении 3.

Амплитуда выходных сигналов имитатора 4 дефектов регулируется с помощью регулируемого резистора 16.

Таким образом, выполнение имитатора дефектов в виде электронной схемы позволило существенно повысить надежность формирования имитационного сигнала с требуемыми формой, параметрами амплитуды и длительности, близкими к сигналам

первичного преобразователя 1 от характер ных реальных дефектов тросовой основы конвейерных лент.

Причем, контролируемый дефектоскоп один раз подключает к устройству, после

0 чего устанавливают требуемые параметры имитационного сигнала, контроль которых ведут по осциллографу, подключенному к выходу имитатора 4 дефектов. С помощью коммутирующих узлов 3 и 12 осуществляют

5 проверку всех измерительных каналов и дефектоскопа в целом при воздействии выбранного имитационного сигнала,

Операции регулировки и воспроизведения имитационного сигнала для любого ви0 да повреждения и типа конвейерных лент, диаметров их тросов и скорости движения, в предлагаемом решении отличаются высокой точностью задания параметров сигнала. Формула изобретения

51. Устройство для контроля работоспособности дефектоскопов, содержащее измерительный блок, предназначенный для связи с контролируемым дефектоскопом, и имитатор дефектов, соединенный с измери0 тельным блоком, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля и калибровки дефектоскопов, имитатор выполнен в виде синхронизированного генератора импульсов прямоугольной и тре5 угольной формы, источника питания, рези- стораь двух счетчиков, двух логических элементов НЕ, двух ключей, коммутирующего узла, кнопки Пуск и выходного операционного усилителя с регулируемым

0 резисторов на выходе, подвижный контакт которого является выходом имитатора, первый выход синхронизированного генератора импульсов прямоугольной и треугольной формы связан с входом разрешения перво5 го и счетным входом второго счетчика а второй выход связан с входами первого и второго ключей, управляющие входы которых связаны соответственно непосредственно с выходом 1 первого счетчика и

0 через второй коммутирующий узел с выходами 1 - т второго счетчика, выходы первого ключа непосредственно, а второго ключа через первый логический элемент НЕ связаны соответственно с неин5 вертирующим и инвертирующим входами выходного операционного усилителя, входы Сброс первого и второго счетчиков через кнопку Пуск связаны с положительным зажимом источника питания, а через резистор - с общей точкой источника питания, входом

синхронизированного генератора импульсов прямоугольной и треугольной формы, одним из выводов регулируемого резистора и является входом имитатора дефектов, выход (т + 1)-го первого сметчика через второй логический элемент НЕ связан с собственным счетным входом, (т + 1)-й выход второго счетчика связан с собственным входом разрешения,

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что синхронизированный генератор импульсов прямоугольной и треугольной формы выполнен в виде компаратора и интегратора на базе операционных усилителей, диода, резистора, конденсатора и резистивного делителя, выход компаратора через диод связан с первым выходом синхронизированного генератора импульсов прямоугольной и треугольной формы и через переменный резистор с общей точкой соединения конденсатора и инвертирующвго входа операционного усилителя интегратора, выход которого связан с другим выводом конденсатора и с одним из плеч резистивного делителя на неинвертирующем входе операционного усилителя компаратора, второе плечо которого связано с выходом компаратора, инвертирующий вход операционного усилителя компаратора и неинвертирующий вход операционного усилителя интегратора связаны с общей

точкой источника питания, а выход интегратора является вторым выходом синхронизи- рованного генератора импульсов прямоугольной и треугольной формы.

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля работоспособности и калибровки, например, магнитоиндуктив- ных дефектоскопов контроля состояния тросовой основы резинотросовых конвейерных лент, Цель изобретения - повышение надежности контроля и калибровки дефектоскопов за счет обнаружения дефектов, имеющих разную имитационную модель. Выполнение имитаторов дефектов в виде электронной схемы позволяет формировать имитационный сигнал с требуемой формой, параметрами амплитуды и длительности, близкими к сигналам первичного преобразователя от характеристик реальных дефектов тросовой основы конвейерных лент. Контролируемый дефектоскоп подключают к устройству, после чего устанавливают тре буемые параметры имитационного сигнала, контроль которых ведут по осциллографу. С помощью коммутирующих узлов осуществляют проверку всех измерительных каналов и дефектоскопа в целом при воздействии выбранного имитационного сигнала. 3 ил.

а О

Ъ О

г о

Фиг.2

t