УСТРОЙСТВО для РЕГУЛИРОВАИИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГОПОЛЯ Советский патент 1972 года по МПК F27D19/00 G05D23/27 H05B7/16 

Изобретение отиосится к области уиравления электронно-лучевым нагревом материалов (например, при выплавке слитков). Известно устройство для управления электронно-лучевым нагревом материалов, содержащее систему отклонения луча, сканирующий пирометр с отклоняющей системой, генератор отклоняющих нанряжений и блок сравнения измеряемой температуры с заданной. Однако это устройство не обеспечивает регулировання уровня температурного ноля, а также не снособно компенсировать локальные отклонения температуры от заданного раснределения.

Описываемое изобретение не имеет указанных недостатков благодаря тому, что выход блока сравнения соединен через блок задержки с регулятором мощности электронного луча, а выход генератора отклоняющих напряжений соединен с отклоняющей системой иирометра неносредственно и через блок задержки- с системой отклонения электронного луча. Все это обеснечивает регулирование температурного поля путем синхронного движения по какой-либо траектории точки съема информации и электронного пучка регулируемой мощности с некоторым оиережением точки съема информании относительно точки воздействия.

Испускаемый катодом / пучок электронов 2 (электронный луч) под действием электромагнитной отклоняющей системы 3 движется но некоторой траектории (построчной, спиральной, розеточной и т. п.) по поверхности нагреваемого матернала 4- По той же траектории с некоторым опережением движется точка съема ииформации 5. Съем информации (измерение темнературы) нроисходит через

смотровое окно 6 посредством зеркала 7 и объектива 8 скаиирующим пирометром 9, развертка которого осуществляется с помощью отклопяющей системы 10. Питание отклопяющих систем 3 и 10 ироисходит от общего генератора 11 отклоняющих нанряженгп, благодаря чему обеснечивается синхронность движеиия точки съема информацин и электронного луча. Для опережения съема информапии отиосительно воздействия напряжение

на отклоняющие катушки 3 луча иодается с генератора // через блок 12 задержки. Время задержки определяется скоростью сканироваиия и величиной опережения, которое, в свою очередь, выбирается в зависимости от

теиловых характеристик нагреваемого материала (теилопроводности, теплоотдачи и др.) и динамических характернстик элементов системы унравлення. Снимаемый с пирометра сигнал после усиности электронного луча, включающий блок 13 сравнения фактических температур на траектории сканирования с заданными и линию 14 задержки усиленного разностного сигнала. Время задержки этого сигнала равно времени задержки отклоняющего напряжения в блоке 12. Разностный сигнал с выхода линии задержки поступает на регулятор 15 мощности луча, подключенный к управляющему электроду (аноду) 16 электронной пущки.

Устройство работает следующим образом. Если в некоторых зонах объекта фактическая температура выще (ниже) заданной, то к моменту прохождения через эту зону электронного луча мощность его будет снижена (повыщена). Ъ результате этого после прохождения электронного луча (за один или несколько периодов) обеспечивается заданный уровень и конфигурация темнер:1турного поля на поверхности объекта.

В случае, когда для нагрева материалов иснользуется круговая траектория сканирования, в изобретении предусматривается управление не только мощностью луча, но и радиусом сканирования. Для этого к выходу пирометра присоединен вычислительный блок 17, состоящий из элемента 18 усреднения температуры за цикл сканирования поля, элемента 19 сравнения средней круговой температуры (ср) с температурой в центре поля (Но и усилителя. Выходной сигнал вычислительного блока управляет амплитудой выходного (синусоидального) напряжения генератора 11, что обеспечивает выравнивание температурного поля, которое при малом радиусе сканирования имеет повышение температуры в центре, а при слищком большом радиусе сканирования - провал в центре.

Для измерения температуры в центре температурного поля в схему введен электронный ключ 20, отключающий в конце измерительного цикла сканирования на малое время отклоняющую систему 10 пирометра от геператора 11 и переводящий точку съема информации в центр поля. Кроме ключа 20 в устройство введен электронный коммутатор 21, унравляемый также, как и ключ 20, генератором 22 коммутирующих напряжений и служащий для разделения сигналов, снимаемых с круговой траектории сканирования, от сигнала с центральной точки. Генератор 22

коммутирующих нанряжений синхронизирован с работой генератора // отклоняющих напряжений, обеспечивая периодичность измерения температуры в центре.

П р е д е т изобретения

1. Устройство для регулирования температурного поля при электронно-лучевом нагреве

материалов, содержащее систему отклонения луча, сканирующий пирометр с отклоняющей системой, генератор отклоняющих напряжений, блок сравнения измеряем.ой температуры с заданной, отличающееся тем, что,

целью упрощения устройства и повыщения точности автоматического поддержания заданного температурного поля на поверхности нагреваемого объекта, выход блока сравнения соединен через блок задержки с регулятором мощности электронного луча, а выход генератора отклоняющих напряжений соединен с отклоняющей системой пирометра непосредственно и с системой отклонения электронного луча через второй блок задержки

с тем же временем задержки, обеспечивающим синхронное движени.е по полю электрон-ного луча и точки съема информации с некоторым опережением измерения по отношению к воздействию.

2. Устройство но п. 1, отличающееся тем, что, с целью автоматического регулирования температурного поля путем изменения радиуса нри круговой траектории сканирования поля, выход пирометра дополнительно связан

с вычислительным блоком сравнения усредненной температуры за цикл сканирования с температурой в центре температурного поля, выход которого подключен ко входу генератора отклоняющих напряжений3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью периодического измерения темнературы в центре температурного поля, в устройство введен генератор коммутирующих напряжений, выход которого соединен

со входами электронного ключа, установленного между генератором отклоняющих напряжений и отклоняющей системой пирометра, и электронного коммутатора, имеющего второй вход, соединенный с выходом пирометра, и

два выхода, которые соединены соответственно со входами элемента усреднения и элемента сравнения вычислительного блока.