Устройство для контроля структурной целостности объекта

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной и.испытательной технике и может быть использовано для диагностики целостности конструкций при исследовании их структурной прочности. Цель изобретения - повьшение достоверности контроля состояния объекта. Устройство содержит датчики дефектов, коммутационное поле 2, элементы ИЛИ-НЕ , форми (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„142572 (51) 4 G 06 Р 15/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4216843/24-24 „. (22) 30.03.87 (46) 23.09.88.Бюл, 9 35 (71) Харьковский авиационный институт им. Н.Е.Жуковского (72) Ю.В.Красников, А.М.Науменко и Г.А,Черепащук (53) 681,396(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 479276, кл. G 01 М 3/06, !973.

Авторское свидетельство СССР

Р 868776, кл. G 06 F 15/46, 1977., (прототип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТРУКТУРНОЙ ЦЕЛОСТНОСТИ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной и испытательной технике и может быть использовано для диагностики целостности конструкций при исследовании их структурной прочности. Цель изобретения — повьппение достоверности контроля состояния объекта. Устройство содержит датчики

1,-1„ дефектов, коммутационное поле 2, элементы ИЛИ-НЕ 3 -3, форми1425720 рователи импульсов 4 -4„, блок 5 преобразования кодов и определения мо." мента срабатывания объекта, элемент

НЕ 6, блоки 7 и 8 параллельно-последовательных сдвиговых регистров, ком-, мутаторы 9-12, блоки 13 и 14 регистров, блоки 15, 16 и 17 мультиплексоров, счетчик циклов нагружения 18, реверсивный счетчик 19, демультиплексор 20, блок 21 счетчиков, генеИзобретение относится к контрольно-измерительной и испытательной технике и может быть использовано для диагностики целостности конструкций, например, авиационных, автомобильных, строительных и т,п. при исследовании их структурной прочности.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля состояния объекта. 10

Сущность изобретения состоит в обеспечении апнаратурной реализацией устройства строго последовательной регистрации номеров датчиков,сигнализирующих о нарушении структурной 15 целостности объекта (например, в процессе образования трещины). Кроме того, аппаратурная реализация позволяет определить цикл нагружения объек» та,- на котором происходит направлен- 20 ное разрушение структуры.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — схема блока преобразования кодов и определения момента срабатывания на фиг.3 — функциональная схема блока управления.

Устройство содержит датчики 1, -1д дефектов, коммутационное поле 2, элементы И-НЕ 3,-3 формирователи 4, -4„ 30 импульсов, блок 5 преобразования кодов и определения момента срабатывания, элемент НЕ 6, блоки 7 и 8 параллельно-последовательных сдвиговых регистров, коммутаторы 9-12, блоки 13 3 ,и 14 регистров, блоки 15-17 мультиплексоров, счетчик 18 циклов нагружения, реверсивный счетчик 19, демультиплексор 20, блок 21.счетчиков, reратор 22 тактовых импульсов, блок 23 сравнения, блок 24 индикации и блок

25 управления. Сущность изобретения заключается в аппаратурной реализации строго последовательной регистрации номеров датчиков, сигнализирующих на определенном цикле нагружения о распространении структурного дефекта объекта испытаний. 2 э.п. ф лы 3 ил, 2 нератор 22 тактовых импульсов, блок 23 сравнения, блок 24 индикации, блок 25 управления, информационные 26 и 27 и командные 28 и 29 входы и выходы

30-35 блока управления.

Блок 5 преобразования кодов и определения момента срабатывания содержит преобразователи 36 -36„+; кода (десятичного в двоично-десятичный), первые 37, -37, вторые 38; -38„ и третий 38„+ элементы ИЛИ.

Блок 25 управления содержит первый элемент ИЛИ 39, элемент И 40, второй элемент ИЛИ 41, первый счет" чик 42, первый дешифратор 43, второй счетчик 44, второй дешифратор 45, третий элемент ИЛИ 46, элементы 47 и

48 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Коммутационное поле 2 обеспечивает подключение каждого датчика из массива датчиков 1 к первому входу соответствующего .элемента 3. При исследо-. вании долговременной прочности объекта формирователи 4 контролируют замкнутое состояние датчиков путем определения наличия нулевого потенциала датчика относительно общей шины.

В случае возникновения повреждения объекта, например трещины, последовательно во времени происходит размыкание датчика, его потенциал относительно общей шины скачком изменяется, в результате чего. при наличии разрешающего потенциала на вторых входах элементов 3 -3> скачком изменяется потенциал на входе соответствующего формирователя 4, который

1425720 формирует импульс напряжения малой длительности, поступающий на один из входов блока 5.

Информация о числе циклов нагру5 жения объектов в виде импульсного кода поступает с системы нагружения на вход счетчика 18, который подсчитывает число импульсов и формирует двоично-десятичный код, соответствующий числу циклов нагружения. При срабатывании одного иэ датчиков 1 импульс, сигнализирующий о наличии обрыва, поступает на управляющие входы .блоков 7 и 8 регистров. В первые ячейки регнст-15 ров этих блоков производится запись кодов, подаваемых в этот момент на их информационные входы с выхода блока 5 ° Одновременно этот импульс поступает.на суммирующий вход счетчи- 20 ка 19, на выходе которого образуется код, соответствующий единице — количеству сработавших датчиков. Этот же импульс, пройдя через элемент НЕ 6 в виде сигнала запрета поступает на вто- 25 рые входы элементов 3. Если в этот момент происходит срабатывание еще одного датчика 1, то соответствующий формирователь 4 выдает импульс только после окончания сигнала запрета, 30 вызванного предыдущим срабатыванием.

Параллельный код с выхода счетчи ка 19 поступает на управляющие входы коммутаторов 9 и 10, которые подсоединяют к своим выходам входы первых ячеек блоков 7 и 8. Одновременно код

35 с выхода счетчика 19 поступает на входы элемента 39, на выходе которого появляется потенциал высокого уровня. Элемент 40 начинает пропускать им-40 пульсы генератора 22 на вход счетчика 42, и образующийся код с его выхода поступает на управляющие входы блоков 15-17 и демультиплексора 20, Блок 15 по очереди подключает выходы 45 регистров блока 13 к первым входам блока 23. В это же время на второй вход блока 23 подается код, соответствующий номеру первого сработавшего датчика (например, 3710 = 0011 0111).

А так как в начальный момент времени

50 в блоке 13 регистров записан нулевой код, то совпадения не происходит, и код на выходе 32 возрастает до тех пор, пока не примет значения, . равного количеству регистров в блоке 13.

В этот момент дешифратор 43 вьщает сигнал, который поступает на управляющие входы блоков 13 и 14 и осуществляет запись в них кодов, подаваемых на их информационные входы, а также изменяет состояние счетчика 44, увеличивая код на его выходах на единицу. Это приводит к тому, что выходы коммутаторов 11 и 12 оказываются подключенными к входам следующих регистров в блоках 13 и 14, а сигнал с выхода 31, задержанный в блоке 47 на время переходных процессов в счетчике 44 и блоках 13 и 14, поступает на вход установки в "0" счетчика 42, сбрасывая его, и на вычитающий вход счетчика 19, уменьшая код на его выходах на единицу. Если за время обработки предыдущего кода не произошло следующего срабатывания датчиков, то выходной код счетчика 19 становится равным нулю, элемент И 40 перестает пропускать импульсы от генерато- ра 22 на вход счетчика 42. На этом обработка информации заканчивается ° Возобновляется она при срабатывании следующего датчика или повторном замыкании-размыкании уже сработавшего датчика.

При срабатывании следующего датчика, например с номером 86, происходит запись кода 1000 0110 в первые ячейки блока 7 и кода номера цикла нагружения, воспроизводимого в данный момент системой нагружения, в первые ячейки блока 8. Предыдущая информация, находившаяся в этих ячейках блоков 7 и 8, сдвигается вправо. Код на выходе счетчика 19 увеличивается на единицу, с помощью коммутаторов 9 и 10 осуществляется подключение выходов первых ячеек регистров к выходам этих коммутаторов.

Цикл обработки информации повторяется аналогично предыдущему случаю.

Если за время обработки информации происходит срабатывание еще одного датчика, то код этого датчика записывается в первые ячейки блока 7, код, который обрабатывается в данный момент. сдвигается вправо в данном блоке. Одновременно увеличивается на единицу код, записанный в счетчи19, .коммутатор 9 подключает к своим выходам выходы второго регистра блока 7, т.е. код на выходе .блока 9 не меняется. После записи содержимого второго регистра блока 7 в блок 13 содержимое счетчика 19 уменьшается на единицу, блок 9 .подключает к

5 } 4257 своим выходам выходы первого регистра блока 7. Счетчик 42 после сброса на "0 начинает подсчитывать импульсы, поступающие íà его вход, т.е, цикл обработки информации повторяется °

В случае повторного "àìûêàíèÿ-размыкания уже сработавшего датчика система работает в аналогичном режиме до момента, когда блок 23 выдает сигнал совпадения кодов, Этот сигнал поступает на вход демультиплексора 20, который подклюЧает свой вход к входу того счетчика в блоке 21 счетчиков, 15 номер которого соответствует номеру регистра в блоке 13. Это достигается тем, что блоки 15-17 и демультиплексор 20 управляются одним и тем же кодом. Одновременно сигнал совпадения 20 поступает на вход 26, задерживается блоком 47 на время переходных процессов в блоке счетчиков и регистрах, осуществляет сброс счетчика 42 и поступает на вычитающий вход счетчи- 25 ка 19, уменьшая записанный в нем код на единицу. При полном заполнении блоков 13 и 14 регистров дешифратор

45 выдает сигнал, который информирует о необходимости остановки нагруже- 30 ния конструкции.

Для того чтобы вывести данные из блоков 13 и 14 регистров на блок 24, подаются импульсы на вход 29, которые подсчитываются счетчиком 42, и на выходе 32 блока 25 управления формируется код, поступающий на управляющие входы блоков 15-17, которые по очереди подсоединяют выходы блоков 13 и 14 и блока 21 к входам бло- 40 ка 24. Одновременно импульсы управления, задерживаясь на величину, равную длительности переходных процессов в блоках 15-17, поступают на управляющий вход блока 24. Таким об- 4 разом можно просмотреть содержимое блоков 13 и 14 и блока 21 в последовательности, соответствующей порядку их заполнения.

Не используемые на данном этапе испытаний датчики или датчики, сработавшие на предыдущем этапе испытаний, исключаются из рассмотрения с помощью перемычек коммутационного поля 2, которые имитируют замкнутое состояние этих датчиков.

Блок 5 работает следующим образом.

На представленной структурной схеме блока 5 (фиг„2) и = 100 входов. Пре20 обраэователи 36 десятичного кода в двоично-десятичный представляют собой комбинационные схемы на 10 входов и 1=4 выхода. Пусть происходит срабатывание тридцать седьмого датчика. Тогда на седьмой вход третьего преобразователя 36 кода поступает импульс напряжения. В результате на выходе этого преобразователя выдается параллельный импульсный код 0111.

А так как выходы преобразователей 36 поразрядно объединены в МОНТ щНОЕ

ИЛИ, то на выходе элементов 37 появляется код 0111, что соответствует

"7" в младшем десятичном разряде номера сработавшего датчика. Одновременно на выходе элемента 38, подключенного к выходам третьего преобразователя 36 кода, появляется импульс, который поступает на третий вход преобразователя 36„ кода. На выходах последнего появляется код 0011, что соответствует "3" в старшем десятичном разряде номера сработавшего датчика. На выходе элемента 38н появляется импульс, сигнализирующий о наличии обрыва одного из датчиков 1.

Формула и з обретения

1. Устройство для контроля структурной целостности объекта, содержащее и датчиков дефектов, генератор тактовых импульсов, блок сравнения, счетчик циклов нагружения, блок индикации и блок управления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля состояния объекта, в него введены и элементов И-НЕ, и формирователей импульсов, блок преобразования кодов и определения момента срабатывания объекта, блок счетчиков, элемент НЕ, два блока параллельно-последовательных сдвиговых регистров, четыре коммутатора, два блока регистров, три блока мультиплексоров, реверсивный счетчик, демультиплексор и коммутационное ноле, входы и выходы которого соединены соответственно с выходами датчиков неисправностей и с первыми входами элементов И-НЕ, выходы которых связаны с входами соответствующих формирователей импульс0В> выходь1 K070pbIx подключены к информационным входам блока преобразования кодов и определения момента срабатывания объекта, информацион7 14257 ный и синхронизирующий выходы которого соединены соответственно с информационным входом первого блока параллельно-последовательных сдвиговых регистров и с управляющими входами первого и второго блоков параллельнопоследовательных сдвиговых регистров, связанными с суммирующим входом реверсивного счетчика и с,входом элемента НЕ, выход которого подсоединен к вторым входам элементов И-HE выход счетчика циклов нагружения соединен с информационным входом второго блока параллельно-последовательных сдвиговых регистров, информационные входы первого блока параллельно-последовательных сдвиговых регистров соединены с информационными входами первого коммутатора, выходом связанного с информационным входом второго коммутатора и с вторым входом блока сравнения, выход второго коммутатора подключен к информационному входу первого блока регистров, выходы которого соединены.с информационными входами первого блока мультиплексоров, выходом подсоединенного к первому входу блока сравнения и к первому информационному входу блока индикации, информационные выходы второго блока параллельно-последовательных сдвиговых регистров соединены с информационными входами третьего коммутатора, выход которого связан с информационным входом четвертого коммутатора, выходом соединенного с информационным входом второго блока регистров, информационнь1е выходы которого подключены к информационным входам второго блока мультиплексоров, выходом соединенного с вторым информационным входом блока индикации, выход блока сравнения связан с информационным входом демультиплексора и с первым информационным входом блока управления, выходы демультиплексора подсоединены к информационным входам блока счетчиков, информационные выходы которого соединены с информационными входами третьего блока мультиплексоров, выходом подключенного к третьему информационному входу блока индикации, выход .реверсивного счетчика соединен с управляющими входами первого и третьего коммутаторов и с вторым информационным входом блока управления, выход генератора тактовых импульсов связан с первым

8 командным входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющими входами второго и четвертого коммутаторов, второй выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго блоков регистров, третий выход блока управления соединен с управляющими входами первого, второго и третьего блоков мультиплексоров и демультиплексора,, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом блока индикации, шестой выход блока управления соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, информационный вход счетчика циклов, второй командный вход и пятый выход блока управления являются соответственно задающим, управляющим входами и выходом устройства.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок преобразования кодов и определения момента срабатывания объекта содержит К + 1 преобразователей кода (К = О, 1п)

1 первых, К вторых и третий элементы

ИЛИ, первые входы преобразователей кода соединены с первыми входами соответствующих вторых элементов ИЛИ, каждый выход преобразователя кода связан с соответствующим входом соответствующего первого и соответствующего второго элементов ИЛИ, выходы вторнх элементов ИЛИ подключены к соот" ветствующим входам (К+1)-го преобразователя кода, выходы которого связаны с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ и вместе с выходами первых элементов ИЛИ образуют информационный выход блока, первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом первого и вторых элементов

ИЛИ, а выход третьего элемента ИЛИ и входы преобразователей кодов кроме (К+1)-го являются соответственно синхронизирующим выходом и информационными входами блока.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управления содержит три элемента ИЛИ, элемент И, два счетчика, два дешифратора и два элемента задержки, входы первого элемента ИЛИ являются вторым .информационным входом блока управления, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а второй вход является пер1425720!

О вым командным входом блока управления, второй вход второго элемента ИЛИ является вторым командным входом блока управления и объединен с входом второ- 5 го элемента задержки, выход второго элемента ИЛИ соединен со счетным входом первого счетчика, выход которого связан с входом первого дешифратора и является третьим выходом блока уп- )д равления, выход первого дешифратора подключен к счетному входу второго советчика, к первому входу- третьего элемента ИЛИ и .является вторым выходОм блока управления, выход третьего 15 элемента ИЛИ соединен с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с входом сброса в нуль первого счетчика и является шестым выходом блока управления, выход второго счетчика соединен с входом второго дешифратора и является первым выходом блока управления, выход второго дешифратора является пятым выходом блока управления, второй вход . третьего элемента ИЛИ является первым информационным входом блока управления, выход второго элемента задержки является четвертым выходом блока управления.

1425720

Составитель С.Демиденко

Техред g.дидык Корректор А.Обручар

Редактор В.Петраш

Заказ 4773/49

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4