Импульсный измерительный дефектоскоп Советский патент 1992 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для исследования параметров электропроводящих объектов, для измерения вибраций и т.д. без механического контакта с объектом.

Известен вихретоковый дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные измерительный автогенератор с включенным в его колебательный контур вихретоковым преобразователем, амплитудный детектор и компаратор, генератор импульсов, индикатор и последовательно соединенные первый счетчик и цифроэнэ- логовый преобразователь, подключенный к управляющему входу измерительного автогенератора, а также последовательно соединенным задающим генератором, одновибратором, вторым счетчиком и бло-- ком сравнения, выход которого соединен с индикатором и первым входом первого счетчика, блоком совпадений, первый вход которого соединен с выходом компаратора, второй вход подключен к генератору импульсов, а выход ко второму входу второго счетчика, формирователем кода, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения, тактовым генератором, подключенным ко второму входу первого счетчика, управляемым стабилизатором напряжения, включенным между выходом задающего генератора и шиной питания измерительного автогенератора, а выход задающего генератора подключен к третьим входам блоков сравнения и совпадения.

Известно также устройство для измерения зазоров и вибраций, в котором для линеаризации передаточной функции продетектированное напряжение вихрето- кового преобразователя подается на два накопительных конденсатора, заряжаемых до максимального и минимального напряжения на вихретоковом преобразователе, соответствующих изменяющемуся зазору между датчиком и изделием. Временной интервал, разделяющий начало разряда накопительного конденсатора с большим напряжением в момент времени, когда оно достигает напряжения на втором конденсаторе, линейно зависит от амплитуды вибраций объекта.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому по сущности и достигаемому результату является импульсный дефектоскоп, состоящий из колебательной системы (резонансный контур) с вихретоко- оым преобразователем, к которому подключены компаратор (усилитель ограничитель), устройство индикации (индикатор сигнала), а также выход ждущего мультивибратора

(формирователь), один из входов которого соединен с выходом автоколебательного мультивибратора, а второй вход-с выходом делителя частоты, подключенного к выходу

компаратора, соединенного со входом схемы запрета (ячейки запрета), к выходу которой подключен автоколебательный мультивибратор.

Недостатком известного устройства яв0 ляется низкая чувствительность и нелинейная зависимость функции преобразования, так как частота автоколебаний нелинейно зависит от параметров колебательной системы.

5 Цель изобретения - повышение чувствительности и точности путем изменения времени накопления измерительной информации и линеаризации функции преобразования импульсного дефектоскопа.

0Поставленная цель достигается тем, что

импульсный измерительный дефектоскоп, содержащий автоколебательный и ждущий мультивибраторы, колебательную систему с вихретоковым преобразователем, схему за5 прета, делитель частоты и устройство инди- кации, дополнительно снабжен последовательно соединенными вторым делителем частоты, блоком управления, первым суммирующим счетчиком и

0 вычитающим-счетчиком, вторым суммирующим счетчиком, выходом соединенным с входом устройства индикации, генератором импульсов, выходом соединенным суммирующими входами суммирующих счетчиков,

5 и компаратором, входом соединенным с выходом колебательной системы с вихретоковым преобразователем, а выходом - с входом первого делителя частоты, вычитаю- щим входом вычитающего счетчика и вхо0 дом схемы запрета, выход которой соединен с входом колебательной системы с вихретоковым преобразователем через последовательно соединенные автоколебательный и ждущий мультивибраторы, выход

5 первого делителя частоты соединен с входом второго делителя частоты и вторыми входами ждущего мультивибратора и блока управления, выход вычитающего счетчика соединен с третьим входом блока управле0 ния, четвертый вход которого является входом дефектоскопа, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом второго суммирующего

5 счетчика, установочным входом вычитающего счетчика и входами сброса суммирующих счетчиков и второго делителя частоты. На фиг.1 изображена структурная схема импульсного измерительного дефектоскопа; на фиг.2 - схема блока управления.

Измерительный дефектоскоп состоит из автоколебательного 1 и ждущего 2 мультивибраторов, колебательной системы 3 с вихретоковым преобразователем, компаратора 4 и схемы 5 запрета, соединенных по- следовательно, первого делителя б частоты, соединенного с выходом компаратора 4, со вторым входом ждущего мультивибратора 2, вторым входом блока 7 управления и вторым делителем 8 частоты, выход которого соединен с первым входом блока 7 управления, генератор 9 импульсов соединен со счетными входами суммирующих счетчиков 10,11, а счетный вход вычитающего счетчика 12 подсоединен к выходу компаратора 4. Выходы первого суммирующего счетчика 10 соединены с информационными входами вычитающего счетчика 12, сигнал загрузки параллельного кода на который подается с третьего выхода блока 7 управления, тре- тий вход которого соединен с выходом переноса ( 0) вычитающего счетчика 12, первый и второй выходы Ьлока 7 управления соединены с управляющими входами первого и второго суммирующих счетчиков. а четвертый и пятый выходы блока управления 7 соединены с установочными входами суммирующих счетчиков 10. 11 и второго делителя 8 частоты соответственно. С выходом второго суммирующего счетчика 11 со- единено устройство 13 индикации.

Блок 7 управления, например, состоит из четырех триггеров 14, 15, 16, 17, схемы 2И 18, двух ждущих мультивибраторов 19, 20.

Информационный вход первого триггера 14 подключен к уровню логической 1, его тактовый вход является четвертым входом блока 7 управления, а выход подключен к информационному входу второго триггера 15, тактовый вход которого соединен с первым входом схемы 2И 18 и является вторым входом блока 7 управления, а выход со вторым входом схемы 2И 18 и входом установ- ки нуля первого триггера 14. Выход схемы 2И 18 подключен к входу первого ждущего мультивибратора 19, выход которого соединен со входом второго ждущего мультивибратора 20, установочным входом четвертого триггера 17 и является третьим и пятым выходами блока 7 управления. Выход второго ждущего мультивибратора подключение входу установки 1 триггера 16 и является четвертым выходом блока управления. Вход установки нуля триггера 16 является пер- вым входом блока 7 управления, а вход установки нуля триггера 17 - третьим входом блока управления, а их выходы - первым и вторым выходами блока 7 управления.

Импульсный измерительный дефектоскоп работает следующим образом.

В момент включения дефектоскопа напряжение на элементах колебательной системы 3 близко к нулю, поэтому на выходе схемы 5 запрета появляется сигнал, включающий автоколебательный мультивибратор 1, соединенный со ждущим мультивибратором 2, формирующим импульсы напряжения заданной длительности, обеспечивающим возникновение свободных колебаний в колебательной системе 3,

Прямоугольные импульсы напряжения с выхода компаратора 4 поступают на схему 5 запрета, отключающую автоколебательный мультивибратор 1. а резонансные колебания поддерживают в 3 импульсами напряжения, поступающими с выхода первого делителя 6 частоты на второй вход жду- щего мультивибратора 2. Частота следования импульсов

F Fk/K,

где Fk - резонансная частота колебательной системы;

К - коэффициент деления первого делителя 6 частоты.

Цикл измерения начинается с приходом пускового импульса на четвертый вход блока управления, например, от автоколебательного мультивибратора или по запросу ЭВМ. Триггер 14 блока 7 управления переводится в единичное состояние и первый импульс, поступивший на второй вход блока 7 управления от первого делителя 6 частоты, переключает триггер 15 в единичное состояние, в результате, выходным импульсом триггера 15 триггер 14 сбрасывается в исходное состояние, что исключает повторное прохождение импульсов с второго входа блока 7 управления во время цикла измерения. Импульсы напряжения, поступившие одновременно со 2 входа блока 7 управления и с выхода триггера 15 на вход схемы 2И 18, формируют импульс, запускающий ждущий мультивибратор 19, выходной импульс которого поступает на третий и пятый выходы блока 7 управления, переключает триггер 17 и запускает мультивибратор 20. Импульс с выхода последнего поступает на четвертый выход блока 7 управления и переключает триггер 16. Импульс напряжения с пятого выхода блока 7 управления переводит второй делитель 8 частоты в нулевое состояние, а с третьего выхода поступает на вход загрузки счетчика 12, в результате во входные регистры счетчика 12 загружается число NI, определяемое состоянием выходов счетчика 10, после чего осуществляется перевод в нулевое состояние счетчиков 10 и 11 импульсом с четвертого выхода

блока 7 управления. Разрешающие сигналы с первого и второго выходов блока 7 управления поступают на входы запрета счетчиков 10, 11, разрешая счет импульсов генератора 9 Счетчик 10 запрещается импульсом, поступающим с выхода переноса второго делителя 8 частоты на вход установки нуля триггера 16, поэтому число импульсов, зафиксированных счетчиком 10, равно;

Ni Kn F0/Fi,

где п - коэффициент деления второго делителя частоты 8;

FO - частота опорного генератора.

Цифровой код первого счетчика 10 в начале цикла измерения (см. выше) загружается в вычитающий счетчик 12, на счетный вход которого поступают импульсы с выхода компаратора 4. Этот счетчик определяет время работы второго суммирующего счетчика 11, который запрещается сигналом переноса с выхода счетчика 12, поступающим на третий вход блока управления и переключающим триггер 17. Цифровой код второго счетчика 11 определяется выражением:

N2 NiFo/Fk Kr.Lk/L0, где Lk - индуктивность оихретокового преобразователя колебательной системы 3;

Lo - индуктивность колебательной системы генератора 9,

Этот цифровой код, линейно зависящий от индуктивности колебательной системы 3, подается на устройство 13 индикации для визуального отображения результатов измерения в удобной для этой цели форме. Алгоритм работы суммирующих счетчиков реализован так, что первый м второй суммирующие счетчики открываются соответственно на время ti Kn/Fk, t2 ti F0/Fk, благодаря чему цифровой код второго счетчика N2 - Kn Lk/Lo линейно связан с индуктивностью вихретокового преобразователя.

В изобретении осуществляется регулирование чувствительности путем увеличения времени накопления изменением коэффициента деления второго делителя частоты.

Формула изобретения

Импульсный измерительный дефектоскоп, содержащий автоколебательный и ждущий мультивибраторы, колебательную

систему с вихретоковым преобразователем, схему запрета, делитель частоты и устройство индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, он снабжен последовательно соединенными вторым делителем частоты, блоком управления, первым суммирующим счетчиком и вычитающим счетчиком, входом соединенным с входом устройства индикации, генератором импульсов, выходом соединенным с суммиру-41 ющими входами суммирующих счетчиков, и компаратором,входом соединенным с выходом колебательной системы с вихретоковым преобразователем, а выходом - с входом

первого делителя частоты, вычитающим входом вычитающего счетчика и входом схемы запрета, выход которой соединен с входом колебательной системы с вихретоковым преобразователем через последовательно

соединенные автоколебательные и ждущий мультивибраторы, выход первого делителя частоты соединен с входом второго делителя частоты и вторыми входами ждущего мультивибратора и блока управления, выход вычитающего счетчика соединен с третьим входом блока управления, четвертый вход которого является входом дефектоскопа, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом второго суммирующего счетчика, установочным входом вычитающего счетчика и входами сброса суммирующих счетчиков и второго делителя частоты.

PU&. г

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности путем изменения времени накопления измерительной информации. Формируют из свободных колебаний прямоугольные импульсы напряжения компаратором 4, поступающие на вход первого делителя 6 частоты. Формируют посредством блока 7 управления временной интервал, равный периоду следования импульсов со второго делителя 8 частоты, в течение которого происходит суммирование импульсов генератора 9 в первом суммирующем счетчике 10. Код записывают в вычитающий счетчик 12, содержимое которого уменьшается импульсами с выхода компаратора до нуля. Время вычитания определяет время суммирования импульсов генератора во втором суммирующем счетчике 11, выходной код которого фиксируется в устройстве индикации. 2 ил. сл с