Устройство управления электроннолучевым нагревом

1 ч 8372 Я ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.03.8(71) Заявитель дена Ленина институт проблем управлен(54) УСТРОЙСТВО УП РАВЛ ЕН ИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫМ НАГРЕВОМИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электронно-лучевых установках для контроля и управления процессами плавки, термообработки, напыления. 5Известно устройство для регулирования процесса электронно-лучевого нагрева,в котором тепловое воздействие осуществляется электронным пучком постоянной вовремени концентрации, а контроль теплового поля производится посредством несинхронного с воздействием сканированияпо той же траектории 1,Недостатками этого устройства являютсялокальный перегрев под электронным пучком, ограниченные возможности заданияформы развертки электронного пучка,связанные с ограниченностью выбора траекторий сканирования.Наиболее близким по технической сути 0к изобретению является электронно-лучевое устройство управления электронно-лучевым нагревом, содержащее инжекторэлектронного пучка, блок фокусировки,блок отклонения, управляемый генератор 25отклоняющих напряжений, блок формирования сигнала мощности, задатчик сигналов, блок сравнения и сканирующий пирометр, состоящий из последовательно соединенных между собой датчика температуры, ЗО оптически связанного по входу с объектом нагрева, и блока сканирования 12,Однако, это известное устройство обладает низким быстродействием, которое связано с тем, что электронные элементы запоминания, преобразования и считывания информации, на которых выполнено устройство, не позволяют производить коррекцию температурного поля за время, меньшее времени кадра развертки электронного пучка. Кроме того, это устройство обладает относительной сложностью и значительным числом элементов, что повышает вероятность отказов.Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства и его упрощение,Цель достигается тем, что устройство управления электронно-лучевым нагревом введены оптоэлектронный многопозиционный излучатель, оптоэлектронный транспарант и приемник оптического излучения, причем блок сравнения подключен входами к выходу датчика температуры и выходу задатчика сигналов, а выходом - к информационному входу оптоэлектронного управляемого транспаранта, координатный вход которого подключен к выходу блока сканирования, оптический вход связан с выходом оптоэлектронного многопозиционного излучателя, а выход оптическисвязан с входом приемника оптического излучения, к выходу которого подключены вход блока фокусировки, вход блока формирования сигнала мощности и вход управляемого генератора отклоняющих напряжений, выход которого соединен с входом блока отклонения и входом оптоэлектронного многопозиционного излучателя, а выход блока формирования сигнала мощности подключен к входу инжектора электронного пучка,На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - пример принципиальной схемы устройства, реализованного на конкретных оптоэлектронных и электронно- оптических элементах,Устройство содержит инжектор 1 электронного пучка, блок 2 фокусировки, состоящий из электромагнитной фокусируюшей катушки 2, и блока 2, формирования сигнала фокусировки (фиг. 2), блок 3 отклонения, управляемый генератор 4 отклоняющих напряжений, блок 5 формирования сигнала мощности, задатчик б сигналов, блок 7 сравнения, сканирующий пирометр 8, состоящий из последовательно соединенных между собой датчика 9 температуры, оптически связанного по входу с объектом нагрева, и блока 10 сканирования, оптоэлектронный многопозиционный излучатель 11, состоящий из электромагнитной отклоняющей катушки 11, и электроннолучевой трубки 11 (фиг. 2), оптоэлектронный управляемый транспарант 12, приемник 13 оптического излучения, объект 14 нагрева, блок 15 задеркки, объектив 16, коллиматор 17. При этом блок 7 сравнения подключен входами к выходу датчика 9 температуры и выходу задатчика б сигналов, а выходом - к информационному входу оптоэлектронного управляемого транспаранта 12. Транспарант координатным входом подключен к выходу блока 10 сканирования, оптическим входом связан с выходом оптоэлектронного многопозиционного излучателя 11, а выходом оптически связан с входом приемника 13 оптического излучения, к выходу которого подключены вход блока 2 фокусировки, вход блока 5 формирования сигнала мощности и вход управляемого генератора 4 отклоняющих напряжений, выход которого соединен с входом блока 3 отклонения и входом оптоэлектронного многопозиционного излучателя 11. Выход блока 5 формирования сигнала мощности подключен к входу инжектора 1 электронного пу.чка.Устройство работает следующим образом (см. фиг. 2), Инжектор 1 инжектирует электронный пучок на поверхность объекта 14 нагрева, Управляемый генератор 4 подает отклоняющие напряжения У и Уна электромагнчтные отклоняющие катушки 11, и через блок 15 задержки на блок 3 отклонения для развертки электрон 1 О 15 20 25 зо 35 4 О 45 5055 бО 65 ного пучка. На экране электронно-лучевой трубки 11 высвечивается движущееся пятно, траектория движения которого повторяет развертку электронного пучка на поверхности объекта. Блок 10 сканирования подает одновременно на координатные входы датчика 9 температуры и управляемого транспаранта 12 периодические сигналы Ь,.и Г (1), управляющие полокением пятна сканирования и ячейки памяти транспаранта, в которой происходит запись информации о температуре объекта, поступающей на информационный вход транспаранта 12 с выхода датчика 9, температуры. Запись информации в ячейке осуществляется путем изменения ее оптической плотности (или коэффициента пропускания т и хранится в ней в течение периода сканирования. Заданному значению температуры Т ф соответствует заданное значение коэффицента тф. При наличии в какой-либо точке объекта с координатами Х) отклонения ДТ(1) измеренной температуры ТЯ от заданной Т"1 ДТЯ= ==Т(1) - Т"1 на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал ДУ(г) рассогласования ЬО=У(8) - Уф 1, (где У(Ц - сигнал с выхода датчика температуры, а И - сигнал с выхода задающего блока), поступающий на информационный вход транспаранта. Оптический коэффициент пропускания т ячейки транспаранта с координатами Х,р и У,р изменяется в соответствии (например, пропорционально) со знаком и величиной сигнала рассогласования (Дт(г) = = - т(г) - тф). Изображение светяцегося на экране электронно-лучевой трубки пятна с координатами Х, и У соответствующими координатам Х, и У - пятна электроннолучевого воздействия на поверхности объекта, проецируется объективом 16 на поверхность транспаранта с координатами Хтр и У р. Оптический поток Ф от светящегося на экране пятна, проходя по оптическому тракту - объектив 16, ячейки транспаранта 12, коллимагор 17, попадает на вход приемника 13 оптического излучения. Величина оптического потока Ф на входе приемника изменяется пропорционально величине коэффициента т(1) оптического пропускания ячеек Ф(Ц =тФ= .=(т + Дт(1)1 Ф=т" Ф + Ьт(1) Ф = =Ф"+ДФ(г), где Фф - оптический поток, соответствующий нулевому сигналу рассогласования, т. е. т(г)=тф. На выходе приемника 13 появляется сигнал У(1) (ОЯ = сс ДФ(1), где а - чувствительность приемника излучения), который в качестве сигнала коррекции поступает на входы блока 2 формирования сигнала фокусировки, блока 5 формирования сигнала мощности и управляемого генератора 4 отклоняющих напряжений. С выходов блоков формирования сигналов мощности и фокусировки поступают управляющие сигналы соответственно на инжектор 1 для управления мощностью электронного пучка и на электромагнитную фокусирующую катушку 2, для управления фокусировкой электронного пучка.Принципиальная схема устройства может несколько отличаться от изображенной на фиг. 2. Так, например, в качестве многопозиционного излучателя может быть применена светодиодная матрица, а в качестве светопропускающего тела транспаранта - фотохромное стекло.Оптоэлектронные элементы, на которых выполнены блоки обработки информации, позволяют вводить сигналы корректирующей обратной связи в блоки управления без задержки на время кадра электроннолучевой развертки, то есть практически безынерционно.Предлагаемое устройство по сравнению с известным конструктивно значителько про. ще и обладает большим быстродействием (примерно в 10 раз), Это позволяет повысить точность регулирования температуры при электронно-лучевом нагреве, а следовательно и качество изготовляемой продукции.Устройство может найти применение, например, при электронно-лучевой плавке, термической обработке, напыления пленок.Формула изобретенияУстройство управления электронно-лучевым нагревом, содержащее инжектор электронного пучка, блок фокусировки, блок отклонения, управляемый генератор отклоняющих напряжений, блок формирования сигнала мощности, задатчик сигналов, блок сравнения и сканирующий пирометр, состоящий из последовательно сое- Б диненных между собой датчика температуры, оптически связанного по входу с объектом нагрева, и блока сканирования, отличающеесяя тем, что, с целью увеличения быстродействия устройства и его уп ращения, в него введены оптоэлектронныймногопозиционный излучатель, оптоэлектронный транспарант и приемник оптического излучения, причем блок сравнения подключен входами к выходу датчика тем пературы и выходу задатчика сигналов, авыходом - к информационному входу оптоэлектронного управляемого транспаранта, координатный вход которого подключен к выходу блока сканирования, опти ческий вход связан с выходом оптоэлектронного многопозиционного излучателя, а выход оптически связан с входом приемника оптического излучения, к выходу которого подключены вход блока фокусиров ки, вход блока формирования сигнала мощности и вход управляемого генератора отклоняющих напряжений, выход которого соединен с входом блока отклонения и входом оптоэлектронного многопозиционного зО излучателя, а выход блока, формированиясигнала мощности подключен к входу инжектора электронного пучка.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:Зд 1. Авторское свидетельство СССР418836, кл. 6 05 Р 25/02, 1972,2. Авторское свидетельство по заявке2684824/24-07, кл. Н 01 Л 37/305, 1978.837251 орректор С. Файн сьм едак Заказ 251/164 Изд,116 Тираж 670 ПНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 и. Харьк. фил. пред. Патент оставитель Е. Медведев Техред И, Пеичко