Устройство для неразрушающего контроля материалов и изделий

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 42340 А 01 И 23/04 15 ОПИСАНИ ИЯ. РЕТ ескии интехн Головано авочн р. С хема М.И. Автоматитатов радиоых шво 5 - 11а лением межд 1 з и. в ль и еразруИзооретение относ тся к неразруша т быть использо ющему контролю и мож вано для радиационно о контроля лий чества материалов и Целью изобретения ние точности контролышевляется п путем выя ки х отноше ефектов при значени ал/шум, близких к е На фиг. 1 предста хема устройства длядинице.влена струкдиагностикифиг. 2 - с ур ная ма иалов и изделии; на.а блока управлУстройство д ржи ния (БУ) 1, источник тектор 3 излучения, оасполагается объект т блок управле 2 излучения и демежду которымиконтроля. Выход ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Тарабрин Б.В. и дпо интегральным микросЭнергия, 1977.Волков В.ф. Горбуноческая расшифровка резметрического контроляДеФектоскопия, 1981, Н(57) Изобретение относится шающему контролю качества материалов и изделий радиационным методом. Существующие устройства радиометрического контроля позволяют выявлять дефекты различного типа. Достоверность и надежность контроля при этом тем выше, чем больше отношение сигнал/шум. Целью изобретения является повышениеточности контроля путем выявления дефектов при значениях отношения сигнал/шум, близких к единице. Цель достигается введением блока управления, трех устройств сравнения, трех блоков памяти, четырнадцати ключей, четырех сумматоров, генератора, двух индикаторов, счетчика, двух детекторов, трех а блоков вычитания, двух блоков деления, двух блоков умножения и установу ними новых связей,детектора 3 излучения последовательно соединен с интегратором 4, усилителем 5, аналого-циФровым преобразовате- е,лем 6, первым ключом 7, первым блоком рЬ памяти, вторым ключом 9, вторым блоком 10 памяти, Управление устройстваосуществляется с помощью БУ 1, который имеет пять управляющих выходов11-15. Второй вход первого ключа 7подключен к первому выходу 11 Бу 1 ВфВторой вход второго ключа 9 подключенк второму выходу 12 БУ 1. Третий выход 13 БУ 1 подключен к входам восьмиключей с третьего по десятый 16-23соответственно, первые входы которыхподключены к выходам второго блока 10памяти, Выход третьего ключа 16 подключен к первым входам первого блока 24 вычитания, первого 25 и второго 26 сумматоров, Выход четвертого ключа 17 подключен к второму входу пер 5 ваго олока 24 вычитания и первым входам третьего 27 и четвертого 28 суммато 1)ов, Выход пятого ключа 18 подключен к вторым входам сумматоров 25 и 26, Выход шестого ключа 19 подключен к вторым входам сумматоров 27 и 28. Выходы седьмого ключа 20 и восьмого ключа 21 подключены к третьему и четвертому входам второго сумматора 26. Выходы девятого 22 и десятого 23 ключей подключены к третьему и четвер тому входам четвертого сумматора 28. Выход первого блока 24 вычитания подключен к первому входу первого блока 29 умножения, Выход первого сумматора 25 подключен к первому входу второго блока 30 вычитания, а выход сумматора 27 - к его второму входу. Вы,ход блока 30 вычитания через первый олок 31 деления подключен к второму входу блока 29 умножения, Выход сумматора 26 подключен к первому входу, а выход сумматора 28 - к второму входу третьего блока 32 вычитания, выход которого через второй блок 33 деления подключен к первому входу второго блока 34 умножения, второй вход которого подключен к выходу блока умножения 29, а выход подключен через одиннадцатый ключ 35 к входу третьего блока 36 памяти, Второй вход ключа 35 подключен к четвертому выходу 14 БУ 1, Выход блока 36 памяти подключей к первому входу двенадцатого ц ключа 37, второй вход которого подключен к пятому выходу 15 БУ 1, а выход подключен одновременно к входу первого индикатора ЗЯ, через последовательно соединенные первый детектор 39, первое устроиство 40 сравнения к первому входу тринадцатого ключа 41 через последовательно соединенные второй детектор 42, второе устройствосравнения 43 подключен к второму вхо ду тринадцатого ключа 41. Выход генератора 44 через последовательно соединенные ключ 41, счетчик 45 подключен к первому входу четырнадцатого ключа 46, второй вход которого под-.)ключен к выходу устройства 43 сравнения, а выход - к входу второго индикатора 47. Выход двенадцатого ключа37 через третье устройство 48 сравнения подключен к входу третьего индикатора 49. На вторые входы блоков деления и устроиств сравнения подаются опорные напряженияПредставленная на фиг. 2 структурная схема блока управления 1 содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ) 50, выход которого подключен к первому входу пятнадцатого ключа 51, первый триггер 52 с первым и вто рым входами, причем выход ключа 51 через первый счетчик 53 подключен к второму входу триггера 52, второмувходу шестнадцатого ключа 54 и первому входу второго триггера 55. Выход первого триггера 52 является первым выходом 11 БУ 1, он подключен к второму входу первого ключа 7. Первый вход ключа 54 подключен к выходу ГТИ 50, а выход через второй счетчик 56 подключен .к второму входу триггера 55, второму входу семнадцатого ключа 57 и первому входу третьего триггера 58. Выход второго триггера 55 является вторым выходом 12 БУ 1 иподключен к второму входу второго ключа 9. Первый вход ключа 57 подключен к выходу ГТИ 50, а выход через третин счетчик 59 - к второму входу третьего триггера 58, второму входу восемнадцатого ключа 60 и первому входу четвертого триггера 61, Выход триггера 58 является третьим выходом 13 ВУ 1 и подключен к входам ключей 16-23. Первый вход ключа 60 подключен к выходу ГТИ 50, а выход черезчетвертый счетчик 62 - к второму входу триггера 61, к второму входу девятнадцатого ключа 63 и первому входу пятого триггера 64, Выход четвертого триггера 61 является четвертым выходом 14 ВУ 1 и подключен к второму входу одиннадцатого ключа 35, Первый вХод девятнадцатого ключа 63 подключен к выходу ГТИ 50, а выход через пятый счетчик 65 подключен к второму входу пятого триггера 64, к второму входу семнадцатого ключа 57, к первому входу третьего триггера 58 и входу шестого счетчика 66. Выход пятого триггера 64 соединен с выходом второго триггера 55 и является вторым, выходом 12 ВУ 1, Выход счетчика 66 подключен к второму входу. двадцатого .ключа 67 и первому входу шестого триггера 68, Первый вход ключа 67 подклю-,чен к выходу ГТИ 50, а выход черезседьмой счетчик 69 подключен к второ 1642340му входу триггера 68, выход которогоявляется пятым выходом 15 БУ 1 и под-.ключен к второму входу двенадцатогоключа 37. Кнопка 70 "Пуск" подключена-"к второму входу ключа 51 и к первомувходу первого триггера 52.Устройство работает следующим образом.Выявление деФекта из реализации,содержащей большой уровень шумов, проводится посредством вычитания величин, получаемых усреднением по соседним неперекрывающимся участкам реализации; использования произведения полученных разностей,Запуск устройства осуществляетсякнопкой 70 "Пуск" БУ 1. При этом запускается механизм перемещения объекта контроля, Объект перемещается впространстве между источником 2 и детектором 3 излучения, Одновременно запускается логическая схема БУ 1 и, соответственно, вся схема обработки инвормации. Излучение от источника 2 излучения проходит через контролируемыйобъект и поступает на детектор 3 излучения, Излучение, прошедшее черезобъект, несет инФормацию о его внутренней структуре и деФектах. Детектор 303 излучения преобразует излучение вэлектрические сигналы, Эти сигналыпоступают на интегратор 4, позволяющий получить огибающую импульсов детектора. С выхода интегратора 4 сигналы через усилитель 5 поступают на аналого-циФровой преобразователь 6. Преобразованные в циФровую Форму сигналыХ поступают в схему обработки инФормации, Синхронизующим, узлом устройства является БУ 1. На его выходах через определенные промежутки временипоявляются сигналы, управляющие отдельными блоками устройства,После запуска устройства на первомвыходе 11 БУ 1 появляется управляющий сигнал, которыи открывает первыйключ 7. Это осуществляется следующимобразом. Сигнал от кнопки "Пуск" поступает на ключ 51 и триггер 52, Триггер 52 переходит во второе устойчивое состояние. На его выходе появляется управляющий сигнал, Одновременнооткрывается ключ 51, и импульсы отГТИ 50 поступают на первый счетчик53, По истечении времени, необходимогодля записи исходной реализации в блокпамяти 8, на выходе счетчика 53 появляется сигнал который поступает на второй вход триггер 52, и управляющий сигнал оканчивается, Выход триггера 52 является первым выходом11 БУ 1, и управляющий сигнал с негопоступает на второй вход первого ключа 7, Через ключ 7 запоминается реализация исходного процесса в первом блоке 8 памяти, После этого появляется сигнал на втором выходе 12 БУ 1.Длительность сигнала соответствуетвремени, в течение которого первыевосемь отсчетов исходной реализациипереписываются во второй блок 10 памяти. Для этого счгнал с выхода счетчика 53 поступает на второи вход шестнадцатого ключа 54 и на первый вход второго триггера 55 Триггер 55 переходит во втор е устойчивое состояние,и на его выходе появляется управляющий сигнал, Ключ 54 открывается, и импульсы от ГТИ 50 поступают на вход второго счетчика 56. Выход триггера 55 является вторым выходом 12 БУ и его управляющий сигнал поступает на второй вход ключа 9. Сигнал суще- ствует время, неооходимое для пере дачи первых восьми отсчетов из первого блока 8 памяти во ":торой блок 10. После этого сигнал с выхода счетчика 56 поступает на второй вход триггера 55, он возвращается в первое устойчивое состояние, и управляющий сигнал оканчивается, По окончанииэтого сигнала появляется сигнал на третьем выходе 13 БУ 1. Этот сигнал поступает на первые входы однотипных ключей (с третьего по десятый) 16-23. Время существования сигнала соответствует времени одновременного считывания всех восьми отсчетов Х-Х из блока 10 памяти, Для этого сигнал с выхода счетчика 56 одновременно поступает на вход семнадцатого ключа 57 и на вход третьего триггера 58,Триггер 58 переходит во второе устойчивое состояние и на его выходе появляется управляющий сигнал . Ключ 57 открывается, и импульсы от ГТИ 50 поступают на вход третьего счетчика 59. Выход триггера 58 является третьим выходом 13 БУ 1, и его управляющий сигнал поступает на вторые входы ключей 16-23, которые открываютсяр и сигналы из второго блока 10 памяти поступают в дальнейшую схему обработки инФормации, После этого сигнал с выхода счетчика 59 поступает на второй вход триггера 58. он возвращает 1642340ся в первое устойчивое состояние, и управляющий сигнал оканчивается, Отсчеты из блока 10 памяти поступают на систему сумматоров и Ьлоков вычита ния, Здесь накапливаются и обрабатываются суммы по непересекающимся отсчетам реализации. Через ключи третий 16 и четвертый 17 соседние отсчеты Хи Х поступают на входы перво го блока 24 вычитания. Одновременно отсчет Хчерез ключ 16 поступает на первые входы первого и второго сумматоров 25 и,26, а отсчет Х через ключ 17 - на первые входы тре тьего и четвертого сумматоров 27 и 28. Отсчет Хз через пятый ключ 18 поступает на вторые входы сумматоров 25 и 26, а отсчет Хо через шестой ключ 19 поступает на вторые входы сумматоров 7 и 28, Таким образом, в сумматорах 25 и 27 накапливаются непересекающиеся суммы по двум отсчетам. Отсчеты Х, и Х 1 через седьмой и восьмой ключи 20 и 21 поступают на третий и четвертый входы второго сумматора 2 Ь, Отсчеты Х 7 и Х через" -вятый и десятый ключи 22 и 23 поступают на третий и четвертый входы четвертого сумматора 28. В сумматорах 26 и 28 накапливаются непересекающиеся суммы по четырем отсчетам, Затем берется разность полученных сумм, нормализуется и берется произведение полученных величин.С выхода первого35 блока 24 вычитания сигнал подается на первый вход первого блока 29 умножения. В данном случае деление на единицу не производится. Сигналы с выходов первого сумматора 25 и третьего 40 сумматора 27 подаются на входы второго блока 30 вычитания, Полученная разность делится на 2 в первом блоке 31 деления, и полученная величина подается на второй вход блока 29 умножения. Сигналы с выходов второго 26 и четвертого 28 сумматоров подаются на входы третьего блока 32 вычитания, Полученная разность делится на четыре во втором Ьлоке 33 деления и подается на второй блок 34 умножения, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 29 умножения, Полученное произведение через одиннадцатый ключ 35 запоминается в качестве пер 55 вого отсчета в третьем блоке 36 памяти. Запоминание производится по сигналу с четвертого выхода 14 БУ 1.Этотсигнал формируется следующим образом,Сигнал с выхода третьего счетчика 59 одновременно поступает на вход восемнадцатого ключа 60 и четвертого триггера б 1. Триггер переходит во второе устойчивое состояние, и на его выходе появляется управляющий сигнал, Ключ 60 открывается, и импульсы от ГТИ 50 поступают на вход четвертого счетчика 62, Выход триггера 61 является четвертым выходом 14 БУ 1, и его управляющий сигнал поступает. на второй вход одиннадцатого ключа 35, который позволяет отсчет, получаемый во втором блоке 34 умножения, запомнить в третьем блоке 36 памяти. Затем появляется управляющий сигнал на втором выходе 12 БУ 1, срабатывает второй ключ 9, и один отсчет из первого блока 8 памяти переписывается во второй Ьлок 10 памяти, причем информация в ьлоке 10 памяти сдвигается: Х на место Х Хна место Х и т,д а Х 1 на место Х. Последовательность работы блоков 8-35 повторяется, Полученный после преобразования второй отсчет через ключ 35 записывается в третий блок 36 памяти и т,д., пока не будет обработана вся реализация, содержащаяся в первом блоке 8 памяти, Если в блоке памяти 8 М отсчетов, то число таких циклов будет Ми, соответственно, в блоке 36 памяти запомнится М - 8 отсчетов,Многократное повторение работы блоков организовано следующим образом,Сигнал с выхода четвертого счетчика 62 одновременно поступает на девятнадцатыи ключ 63 и пятый триггер 64, Триггер переходит во второе устойчивое состояние, и на его выходе появляется управляющий сигнал . Этот сигнал через второй выход 12 БУподается на второй вход второго ключа 9. Начинает формироваться второй отсчет преобразованной реализации, Сигнал на выходе триггера 64 существует проежуток времени, необходимый для переиси очередного девятого отсчета из блока 8 памяти в блок 10 памяти, Затем счетчик 65 срабатывает, управляющий сигнал на выходе триггера 64 оканчивается. Одновременно сигнал с выхода счетчика.65 поступает на вход семнадцатого ключа 57, на вход третьего триггера 58 и на вход шестого счетчика бб, Последовательность работы блоков 50, 5 - 66 повторяетсяМраз, Столько отсчетов набираетсяв счетчике 66. Таким образом обрабатьт вается вся исходная реализация.После этого на выходе счетчика 66появляется управляющий сигнал, кото 5 рый поступает на второн вход двадцатого ключа 67 и на первый вход шестого триггера 68, Триггер 68 переходитво второе устойчивое состояние, и наего выходе появляется управляющий сигнал. Ключ 67 открывается, и импульсыот 1 1 И 50 поступают на седьмой счетчик 69, Через определенный промежутоквремени счетчик 69 срабатывает, триг гер 68 переходит в первое устойчивоесостояние, и сигнал на его выходе оканчивается, Выход триггера 68 является пятым выходом 15 БУ 1 и подключен к Второму Входу дВенадцатого клю 20 ча 37, Информация из третьего блока36 памяти через ключ 37 поступает на первый индикатор 38 и в схему определения размеров дефекта. Размер дефекта определяется следующим образом. 2511 осле преобразования исходной реализации в блоках 7-36 случайные помехи сглаживаются, а сигнал о дефекте отмечен двумя типами пиков: положительной полярности - начало дефекта и от- Зр рицательнои полярности - конец дефекта, Амплитуда пиков значительно превосходит амплитуду исходного дефекта, Поэтому с выхода ключа 37 сигнал подается на два детектора сигналов. Пер 35 вый детектор 39 пропускает сигнал положительной полярности, соответствующий началу дефекта, Этот сигнал пос. тупает на первое устройство 40 сразнения, где отсекается фон сигнала, и поступает на первый вход тринадцатого ключа 41, ключ открывается. При поступлении отрицатепьного пика, соответствующего концу дефекта, он проходит через второй детектор 42, нос тупает на второе устройство 43 сравнения и далее на второй вход ключа 41, ключ закрывается. Пока ключ 41 открыт, импульсы от генератора 44 посту.пают на счетчик 45, Количество импульсов пропорционально протяженности дефекта, Одновременно сигнал с выхода устройства 43 сравнения поступает на вход четырнадцатого ключа 46, ключ открывается и величина, пропорциор55 нальная размеру деФекта, с выхода счетчика 45 поступает на второй индикатор 47, Для определения размера дефекта по лглубннак прооненннаниа один из пикОВ с выхода ключа 37 подается на третье устройство 48 сравнения. Сигнал с его выхода подается йа третий индикатор 49. Спорные сигналы соответствуют фону сигнала. После этого устройство вновь готоьо к раооте.Достоинством предлагаемого устройства является то. что оно позволяет выявлять дефекты из реализаций, имеющих величину отношения сигнал/шум, близкую к единице, прн этом повышается точность устройства. Это приводит к повышению достоверности получаемои инфорь 1 ацни о контролируемом объекте и, следовательно, повышает надежность контроля.Формула изобретения1. Устройство для неразрушающего контроля материалов и изделий, содержащее источник излучения, индикатор, блок вычитания, а также последовательно соединенные детектор излучения, интегратор, усилитель и аналого-цифровои преобразователь, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повь 1 шения точности контроля путем выявления дефектов при значениях отношения сигнал/шум, близких к единице, оно снабжено восемью ключами, тремя устройствами сравнения, тремя блоками памяти, четырьмя сумматорами, генераторсм, двумядетекторами, счетчиком, тремя блоками вычитания, двумя блокамч деления, двумя блоками умножения, четЬ 1 рнадцатью ключами и дополнительно двумя индикаторами, при этом первый выход первого ключа через первый блок памяти подключен к первому входу второго ключа, связанного Выходом с входом второго блока памяти, вторые входы первого и второго ключей подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления, первые входы с третьего по десятый ключей подключены к соответствующим выходам второго блока памяти, а вторые входы упомянутых ключей объединены и подключены к третьему выходу блока управления, выход третьего ключа подключен к первым входам первого блока вычитания, первого и второго сумматоров, выход четвертого ключа подключен к второму входу первого блока вычитания и к первык входам третьего и четвертого сумматоров, выход пятого ключа подключен к вторым входам первого и второгосумматоров, выход шестого ключа подключен к вторым входам третьего и четвертого сумматоров, выход седьмого и восьмого кличей подключены к третье 5 му и четвертому входам второго сумматора, а выходы девятого и десятого ключей подключены к третьему и четвертому входам четвертого сумматора; выблока ычани подклю чен к первому входу первого блока умножения, выход первого сумматора подключен к первому входу второго блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а 15 выход второго блока вычитания через первый блок деления подключен к второму входу первого блока умножения, выход второго сумматора подключен к первому входу третьего блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, а выход блока вычитания через второй блок деления подключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого 25 подключен к выходу первого блока ум:ожения, выход которого подключен к .:.рзому входу один-;адцато:-о ключа, ;.анного выходом чер :; третий блок памяти с первым входом двенадцатого ЗО ключа, вторые входы одиннадцатого и двенадцатого ключей подключены соответственно к четвертому и пятому выходам блока управления, выход двенадцатого ключа подключен к входу первого индикатора и одновременно через последовательно соединенные первый детектор и первое устройство сравнения - к первому входу тринадцатого ключа, а через последовательно соединенные второй детектор и второе устройство сравнения - к второму входу тринадцатого ключа, вход которого связан с .генератором, а третий выход через счетчик подключен к первому входу четырнадцатого ".лича, второй вход которого связан с вторым вхдом тринадцатого ключа, а выход - с вторым индикатором, выход двенадцатого ключа через третье устройство сравнения подключен к третьему индикатору, а выход аналого-цифрового преобразователя подключен к третьему входу первого ключа2. Устройство по п, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, подключенный к первым вхо - дам с пятнадцатого по двадцатого ключей, кнопка 11 уск подключена к второму входу пятнадцатого ключа и к пер. вому входу первого триггера, выход пятнадцатого ключа через первый счет-ик подключен к второму входу гервого триггера, к втооому входу шестнадцатого ключа и первому входу второго триггера, выход первого триггера является первым выходом блока управления, выход шестнадцатого ключа через второй счетчик подключен к второму входу второго триггера, к второму входу семнадцатого ключа и к первому входу третьего триггера, выход второ го триггера является вторым выходом блока управления, выход семнадцатого ключа через третий счетчик подключен к второму входу третьего триггера, к. второму входу восемнадцатого ключа и к первому входу четвертого триггера, выход третьего триггера является третьим выходом блока управления, выход восемнадцатого ключа через четвертый счетчик подключен к второму входу чет вертого триггера, к второму входу девятнадцатого ключа и к первому входу пятого триггера, выход четвертого триггера является четвертым выходом блока управления, выход девятнадцатого ключа через пятый счетчик подключен одновременно к второму входу пятого триггера, к входу шестого счетчика, к второму входу семнадцатого ключа и к первому входу третьего триг - гера, а выход пятого триггера объединен с выходом второго триггера, выход шестого счетчика подключен к второму входу двадцатого ключа и к первому входу шестого триггера, выход двадцатого ключа через седьмой счетчик подключен к второму входу шестого триггера, выход которого является пятым выходом блока управления.1642340 едактор М. Цитки Корректор 1,Подписи ГКНТ СС ненног 113035 издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 водствен 11 ч 2 Го суда СоставиТехред Тиражомитетосква,ль В. СкоробогатоЛ.Олийнык по изобретениям -35, Раушская на крьггиямд. 4/5