Устройство сбора дефектоскопической информации

(51) 23 02 ИТЕТ СССРЙ И ОТНЯТИИ ГОСУД АРСТЯЕННЫИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ ТОРСНОМ СО(71) Курский политехнический институ (72) С,А.Якиревич, В,Э.Дрейзин, С.А.Филист и В,А,Кудинов (53) 621.396(088.8)(56) Залесский В.В. и др. Система . цифровой регистрации результатов ультразвуковой дефектоскопии. - "Дефектоскопия", 1977, 9 3, с, 125.Авторское свидетельство СССР В 926593, кл. 6 01 Ы 29/04, 1982(54) УСТРОЙСТВО СБОРА ДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к средствам сбора и обработки дефектоскопической информации в установках нераз рушающего контроля и может быть использовано для автоматической ультразвуковой дефектоскопии протяженных изделий. Цель изобретения - повы шение точности контроля. Устройство позволяет повысить производительность, сохраняя высокий уровень дотоверности контроля при использов19 Л нии вычислительной системы автоматического вычисления координат, типови параметров дефектов. Устройство освобождает процессор вычислительнойсистемы от функции ввода дефектоскопических данных, осуществляя быструюзагрузку дефектоскопической информации в один из двух блоков памяти,в то время как второй блок памятиподключен к шинам адреса, данных иуправления процессора вычислительнойсистемы, который ведет обработку дефектоскопнческих данных, ранее накопленных в соответствующем блоке памяти. Устройство содержит измерительный блок 1, первый 2 и второй 3 счет- дчики импульсов, первый 4 и второй 5 .Ерегистры, первый 6 и второй 7 блокипамяти, первый 8 и второй 9 коммутаторы, первый 10 демультиплексор, пер- Свый элемент ИЛИ 11, распределительимпульсов 12,третий 13 счетчик импульсов, мультиплексор 14, второй 15демультиплексор, четвертый 16 счетчик импульсов, второй элемент ИЛИ 17,счетный триггер 18. 5 ил.211 12987Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в сканирующих системах ультразвуковой дефектоскопии, содержащих вычислительное устройство для определения типов, размеров и. координат дефектов.Цель изобретения - повышение точ.,ности контроля.ЭОН а фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг.2 - схема распределителя импульсов; на фиг,З - схема измерительного блока; на фиг.4 - схема коммутатора для одного разряда; 15 на фиг.5 - схема демультиплексора для одного разряда. Устройство (фиг.1) содержит измерительный блок 1, первый счетчик 2импульсов (счетчик продольной координаты), второй счетчик 3 импульсов(счетчик поперечной координаты), первый регистр 4 (трехстабильный буферданных), второй регистр 5 (трехстабильный буфер данных), первый 6 ивторой 7 блоки памяти, первый коммутатор 8 (коммутатор адреса), второйкоммутатор 9 (коммутатор записи),первый демультиплексор,10, первый 30элемент ИЛИ 11, распределитель 12 импульсов, третий счетчик 13 импульсов,мультиплексор 14, второй демультиплексор 15, четвертый счетчик 16 импульсов (счетчик адреса), второй элемент ИЛИ 17, счетный триггер 18, шину19 управления, шину 20 адреса, информационную шину 21.Распределитель 12 импульсов(фиг.2) содержит мультивибратор 22,элемент И 23, счетчик 24 импульсов,дешифратор 25, КБ-триггер 26.Измерительный блок 1 (фиг,З) содержит измерительные каналы 27, -27каждый иэ которых состоит из компара" 45тора 28, источника 29 порогового напряжения, КБ-триггера 30 элементаИ 31, аналого-цифрового преобразователя 32, регистра 33 и пикового детектора 34,50Коммутаторы 8 и 9 (фиг.4) содержат в каждом разряде два первых элемента ИЛИ 35, и 35 д, четыре элементаИ 36 и 36 , Зб, и 36 и два вторыхэлемента ИЛИ 37 и 37.Демультиплексоры 10 и 15 (фиг.5)содержат в каждом разряде элементИЛИ 38, первый 39 и второй 40 элементы И. 192Устройство сбора дефектоскопичес - кой информации работает следующим образом,Первичные преобразователи сканирующего устройства (не показаны) движутся вдоль поверхности контролируемого изделия. Счетчики 2 продольной и 3 поперечной координат фиксируют с дискретностью аХ продольную координату и с дискретностью ЗУ - поперечную координату первичного преобразователя первого канала. Первичные преобразователи остальных каналов расположены на известном расстоянии (по двум координатам) от первого первичного преобразователя: 11Хо ф М; ф где д = 2,3 М - номер канала.Если (Х, У,) координаты первого первичного преобразователя, то координаты других преобразователей могут быть легко получены по формуламх=к - 1М. = 2,3,М)у=уСинхронизатор многоканального дефектоскопа вырабатывает с определенной частотой зондирующие сигналы, поступающие на первичные преобразователи, которые преобразуют их в ультразвуковые импульсы, поступающие через имерсионную среду в контролируемое иэделие, При наличии дефектапервичный преобразователь принимаетотраженный эхо-сигнал и на соответствующем выходе многоканального дефектоскопа формируется эхоимпульс. По мере приближения к дефекту будет выработана пачка зондирующих сигналов и соответственно получена пачка эхо-импульсов. Таким образом, на входы измерительного блока 1 поступают пачки эхо-импульсов с частотой, равной частоте зондирования, Амплитуда поступившего эхоимпульса запоминается пиковым детектором 34 и параллельно сравнивается компаратором 28 с пороговым значением Б,Если амплитуда эхо-импульса превышает значение Б, то компаратор 28 устанавливает КБ-триггер 30 в "единичное состояние. В этом состоянии триггер 30 разрешает прохождение сигнала через элемент И 31. Синхронизатор многоканального дефектоскопа с определенной задержкой по отношению к зондирующему сигналу вырабатывает3 12987 синхро-импульс, сигнализирующий о поступлении эхо-импульса, Синхро-им- пульс поступает на синхро-вход измерительного 1 блока и через элемент И 31 включает аналого-цифровой преоб 5 разователь (АЦП) 32 и обнуляет регистр 33. АЦП 32 преобразует в цифровой код значение амплитуды эхо-импульса, запомненное на пиковом детекторе 34. По окончании преобразования 10 АЦП 32 вырабатывает импульс "Конец преобразования", по которому происходит запись цифрового кода амплитуды эхо-импульса в регистр 33, осуществляется обнуление пикового детектора 34 и установка триггера 30 в "нулевое состояние. Импульс Конец преобразования" является сигналом "Конец измерения", выдаваемьм измерительным блоком 1. Если эхо-импульс по какомулибо каналу отсутствует или его значение меньше величины У, то триггер 30 остается в "нулевом" состоянии и синхроимпульс не проходит на АЦП 32. В результате АЦП 32 не рабо тает, а в регистре 33 устанавливается нулевой код. Итак, после появления синхроьщпульса и окончания преобразования АЦП 32 на выходных регистрах 33 находится или цифровой код амплитуды эхо-импульса, поступившего с данного канала, или нулевой код.Ввод данных с выходных регистров 33 измерительного блока 1 и счетчиков 2 и 3 в блоки 6 и 7 памяти происходит 35 следующим образом.Состояние счетного триггера 18 задает определенную коммутацию входов и выходов блоков 4, 5, 8, 9, 10, 15. Примем для определенности, что счет ный триггер 18 находится в "нулевом" состоянии. В этом случае выход блока 6 памяти через регистр 4 (трехстабильный буфер данных) подключен к шине данных вычислительной системы (буфер 4 открыт). Первый выход демультиплексора 15 заблокирован и выдает на вход блока 6 памяти нулевой код. Коммутатор 8 подключает шину 20 адреса вычислительной системы к ад- ресному входу блока 6 памяти, а коммутатор 9 подает выход "Запись" с шины 19 управления вычислительной системы на вход "Запись" блока 6 памяти. Первый выход демультиплексора 1 О подключает выход "Чтение" шины 19 управления вычислительной системы на вход "Чтение" блока 6 памяти. В свою очередь, выход блока 7 памяти отключен 19 4регистром 5 (трехстабильным буфером данных) от информационной шины 21 вычислительной системы (выход буфера 5 находится в высокоимпедансном состоянии), Второй выход демультиплексора 15 подключает выход мультиплексора 14 на вход блока 7 памяти. Коммутатор 8 адреса подключает выход счетчика 6 к адресному входу блока 7 памяти, а с коммутатора 9 подает второй выход распределителя 12 на вход "Запись" блока 7 памяти. Второй выход демультиплексора 10 заблокирован и выдает нулевой потенциал на вход "Чтение" блока 7 памяти.Описание коммутации показывает, что "нулевое состояние счетного триггера 18 позволяет вычислительной системе вести обмен информацией с блока 6 памяти, в то время как информация с измерительного блока 1 записывается в блок 7 памяти, Рассмотрим этот процесс более подробно. Если хотя бы по одному каналу сработало АЦП 32 измерительного блока 1, то импульсКонец измерения" через первый элемент ИЛИ 11 поступает на вход запуска распределителя 12 импульсов. В результате триггер 26 устанавливается в единичное состояние .и разрешает прохождение тактовых импульсов с мультивибратора 21 через элемент И 23 на вход счетчика 24. Счетчик 24 имеет четыре состояния; "нулевое - исходное состояние, состояние "1", по которому происходит наращивание счетчика 13, состояние "2", по которому на блок 7 памяти чеоез коммутатор 9 подается сигнал "Запись, состояние 3, по которому происходит наращивание счетчика 16. Счетчик 24, получая тактируемые импульсы, последовательно проходит все эти состояния, дешифратор дешифрирует их и на его выходах появляется последовательность импульсов.Первый импульс изменяет на единицу состояние счетчика 13, который управляет мультиплексором 14. Каждое состояние счетчика 13 переключает оп" ределенный вход мультиплексора 14 на выход. В результате информация с измерительного блока 1 или счетчиков 2 и 3 через мультиплексор 14 и демультиплексор 15 поступает на вход блрка 7 памяти. Второй импульс с распределителя 12 импульсов является сигналом "Запись" для блока 7 памяти,1) -1 И в ,3 з продольная координата;поперечная координата;код амплитуды эхо-импульса или нулевой код (1 канал);код амплитуды эхо-импульса или нулевой код (2 канал),0 - 4 4 Б И+ Л код амплитуды эхо импуль 40К+са или нулевой код (И канал).Отметий, что наличие нулевого кода говорит о том, что данный канал не получил эхо-импульса, 45Информация вводится в блок 7 памяти указанными Массивами до тех нор, пока не произойдет переполнение счетчика 16. В этом случае счетчик 16 переходит в исходное состояние и выдает сигнал переполнения, который через второй элемент ИЛИ 17 изменяет состояние счетного триггера 18. Счетный триггер, находясь в "единичном" состоянии, осуществляет перекоммутацию входов и выходов блоков 4, 5 8, 9, 10 и 15 таким образом, что теперь уже блок 7 памяти связан с информационной шиной 21 шиной 20 адреса и 5 12987 Содержимое счетчика 16 адреса через коммутатор 8 подключено к адресному входу блока 7 памяти. По адресу, хранимому в счетчике 16, происходит запись информации, поступившей на вход блока 7 памяти. Третий импульс с распределителя 12 импульсов увеличивает содержимое счетчика 16 на единицу, тем самым подготавливая следующий адрес записи. Счетчик 24 возвращается 10 в "нулевое" состояние. Цикл записи окончен. Число циклов записи подсчитывается счетчиком 13 и равно И+2, где И - число каналов в измерительном блоке 1. В первом и втором цикле за писи происходит ввод в блок 7 памяти содержимого счетчиков 2 и 3. Далее в каждом следующем цикле осуществляется ввод информации с очередного " выходного регистра 33 измерительного 20 блока 1.Таким образом, если по поступлении синхроимпульса от многоканального дефектоскопа сработало хотя бы одно АЦП 32 измерительного блока 1, то в 5 запоминающее устройство будет записан следующий массив 0: 19 6шиной 19 управления вычислительнойсистемы, а блок 6 памяти подключенчерез соответствующие блоки к измерительному блоку 1, счетчику 16,счетчикам 2 и 3, распределителю 12импульсов. Описанный процесс вводаданных будет теперь осуществлятьсяв блок 6 памяти,В то время, как дефектоскопическаяинформация вводится в блок 6 памяти,вычислительная система считывает накопленные данные из блока 7 памятии обрабатывает их. При этом процессввода и считывания дефектоскопическихданных может протекать параллельно,так как входы, выходы и управляющиесигналы обоих блоков 6 и 7 памяти;развязаны блоками 4, 5, 8, 9, 10 и15. Рассмотрим процесс считыванияданных из блоков б и 7 памяти вычислительной системой. Примем для определенности, что считывание происходитиз блока 7 памяти, т.е. счетный триггер 18 находится в "единичном" состоянии,Адрес ячейки блока 7 памяти с шины 20 адреса через коммутатор 8 поступает на адресный вход блока 7 памяти. Сигнал "Чтение" с шины 19 управления очерез второй выход демультиплексора 10 поступает на вход "Чтение" блока 7 памяти, при этом первыйвыход демультиплексора 10 выдает нулевой потенциал на вход "Чтение" блока 6 памяти. В результате с выходаблока 7 памяти информация через открытый регистр 5 поступает на шинуданных и фиксируется процессором вычислительной системы, при этом регистр 4 находится в высокоимпедансномсостоянии и отключает выход блока 6памяти от информационной шины 2 данных. Прочитав информацию из ячейкиблока 7 памяти, процессор вычислительной системы обнуляет эту ячейку.При этом сигнал "Запись" с шины 19управления через коммутатор 9 поступает на вход "Запись" блока 7 памяти,Происходит запись нулевого кода совторого выхода демультиплексора 15,который заблокирован при данном состоянии счетного триггера 18 (фиг,5) .Таким образом, после считывания всейинформации из запоминающего устройства оно оказывается обнуленным, Этообстоятельство и структура записываемых массивов 0 позволяет процессорувычислительной системы легко различать записанную в запоминающем уст 7 2987ройстве информацию. Процессор начинает считывать информацию с нулевойячейки,Если содержимое первой ячейки неравно нулю, то это продольная координата, следующая ячейка содержит поперечную координату. Следующие И ячеек содержат информацию о кодах амплитуд эхо-сигналов, поступивших с каждого из каналов, Порядковый номер 10ячейки, отсчитываемый от ячейки, содержащей поперечную координату, указывает на номер канала, Если содержимое каких-либо из этих ячеек равнонулю, то это означает, что данныеканалы не получили эхо-импульсов."Следующие В+2 ячейки запоминающегоустройства содержат новый массив Ри так далее. Считывание производитсяили до конечного адреса блока памяти,20или до тех пор, пока первая ячейкаочередного массива не окажется равнойнулю. Это означает, что процессор сосчитал и обработал всю дефектоскопическую информацию в данном блоке памяти.Переключение блоков 6 и 7 памятиот шин вычислительной систещ 1 к измерительному блоку 1 и счетчикам 2и 3 осуществляется счетным триггером 3018 по сигналам переполнения счетчика16 (этот случай описан выше), сигналу "Начало контроля" и сигналу "Конец контроля". При включении счетныйтриггер 18 может оказаться в произвольном состоянии и подключить к шинам вычислительной системы блок 6 памяти или блок 7 памяти, Допустим, чтопроизошло подключение блока 6 памяти к шинам вычислительной системы. 40Процессор вычислительной системы привключении обнуляет этот блок памяти.Сигнал иНачало контроля" через второй элемент ИЛИ 17 перебрасываетсчетный триггер 18 в другое состояние, в результате чего к шинам вычислительной системы оказывается подключенным блок 7 памяти в то время, какобнуленный блок 6 памяти подсоединенк измерительному блоку 1 и счетчикам 502 и 3 и готов принимать дефектоскопическую информацию,Процессор вычислительной системыпо сигналу "Начало контроля" обнуляет 55другой блок памяти (в данном случаеблок 7 памяти) и начинает опрашиватьего первую ячейку . Так как блок 7 па-мяти только что был обнулен, процес 19 8сор будет считывать из первой ячейки нулевой код, сигнализирующий ему, что информация для обработки пока не поступила. Как только заполнится блок 6 памяти, т.е. произойдет переполнение счетчика 16 адреса, этот блок памяти окажется подключенным к шинам вычислительной системы, а обнуленный блок 7 памяти - к измерительному блоку 1 и счетчикам 2 и 3. Процессор вычислительной системы в очередной раз обратится к первой ячейке запоминающего устройства, на этот раз это будет . первая ячейка блока 6 памяти, содержащая ненулевую продольную координату.Считанный ненулевой код сигнализирует процессору о том, что поступила для обработки дефектоскопическая информация. Процессор начинает обработку поступивших данных, образующих как уже описано, массивы Р, Программа обработки может включать определение типов, координат и размеров дефектов. Пока происходит обработка данных из блока 6 памяти, в обнуленный блок 7 памяти поступает информация из измерительного блока 1 и счетчиков 2 и 3. При этом для процессора вычислительной системы по адресам блоки 6 и 7 памяти не отличимы друг от друга.Окончив обработку дефектоскопических данных и обнулив по ходу этой обработки блок памяти (в данном случае блок 6 памяти), процессор переходит на опрос первой его ячейки и будет считывать оттуда нули пока не произойдет переключение блоков памяти, т.е. в данном случае, пока не будет подключен к шинам системы блок 7 памяти, Описанный процесс будет продолжаться до поступления сигнала нКонец контроля". По этому сигналу происходит очередное переключение блоков 6 и 7 памяти. В результате частично заполненный дефектоскопической информацией блок памяти подключается к шинам вычислительной системы, процессор обрабатывает эти данные и останавливается. Объемы блоков 6 и 7 памяти должны быть определены, исходя из условия практически полного исключения потерь дефектоскопических данных (т.е, вероятность потери дефектоскопических сигналов должна быть довольно низ.-7кой - 10 - 10 ). Реально это означает, что время обработки дефекто 912987скопических данных, хранящихся в блоке 7 памяти объемом М байт, практически всегда должно быть меньше времени накопления дефектоскопическихданных в блоке памяти того же объема. В общем случае объем блока памяти зависит от числа каналов, статистических характеристик интерваловпоступления дефектоскопических сигналов по каждому каналу и времени 10обработки этих сигналов,Предлагаемое устройство не требует от процессора вычислительной системы затрат времени на ввод кодовамплитуд эхо-импульсов и их координат, процессор при использовании данного устройства занят только обработкой дефектоскопических данных.Повышение достоверности контроля засчет увеличения числа каналов, применения вычислительных систем, ведущих всесторонний учет и обработкувсей дефектоскопической информации,существенно снижают производительность контроля. Устройство позволяетосуществлять быструю загрузку дефектоскопических данных, не отвлекая наэту процедуру вычислительные средствасистемы, что позволяет достичь высокой производительности контроля при З 0заданном уровне достоверности контроля. формула изобретенияУстройство сбора дефектоскопичес кой информации, содержащее первый блок памяти, измерительный блок, подключенный информационными входами к информационным входам устройства, а синхровходом - к первому синхровхо ду устройства, а также первый и вто- рой счетчики импульсов, связанные счетными входами соответственно с вторым и третьим синхронизирующими входами устройства, о т л и ч а ю - 45 щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, введены два регистра, второй блок памяти, мультиплексор, два демультиплексора, счетный триггер, два элемента ИЛИ, 50 третий и четвертый счетчики импульсов, два коммутатора и распределитель импульсов, соединенный входом "Пуск с выходом первого элемента ИЛИ, входом "Останов" - с первым вы 19ходом третьего счетчика импульсов, первым выходом - с счетным входом третьего счетчика импульсов, вторым выходом - с первым управляющим входом второго коммутатора, а третьим выходом - с счетным входом четвертого счетчика импульсов, подключенного первым информационным выходом к первому информационному вход первого коммутатора, а вторым информационным выходом - к первому выходу второго элемента ИЛИ, связанного вторым и третьим входами соответственно с входами "Начало контроля" и "Конец контроля" устройства, а выходом - с входом счетного триггера, соединенного инверсным выходом с управляющим входом второго регистра, а прямым выходом - с управляющими входами первого и второго демультиплексора, с вторым управляющим входом второго коммутатора, с управляющим входом первого регистра и с вторым управляющим входом первого коммутатора, связанного вторым информационным входом с шиной адреса устройства, а первым и вторым выходами - соответственно с адресными входами первого и второго блоков памяти, подключенных выходами соответственно к информационным входам первого и второго регистров, соединенных выходами с информационной шиной устройства, связанного управляющей шиной с информационным входом второго коммутатора и с информационным входом первого демультиплексора, поцключенного первым и вторым выходами к входам Чтение соответственно первого и второго блоков памяти, связанных входами "Запись" соответственно с первым и вторым выходами второго коммутатора, а информационными входами - соответственно с первым и вторым выходами второго демультиплексора, подключенного информационным входом к выходу мультиплексора, связанного управляющим входом с выходом третьего счетчика, а соответствующими информационными входами - с выходом первого счетчика импульсов, с выходом второго счетчика импульсов и с информационными выходами блока измерения, связанного выходами "Конец измерения" с соответствующими входами первого элемента ИЛИ.ционньй ВыходКонец измере.-,ВУЯООИ ЯНЦкрн Конец амере - Ютюсь КТираж сударственноам изобретен ва, Ж, Ра б 4 Подп о комитета СССР й и открытийушская наб., д, 4/5 Ут Фи