Способ контроля распределения мощности пучка электронов электронно-лучевой пушки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к электронно-лучевой сварке с контролем распределения мощности по сечению электронного луча. Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля за счет увеличения количества выборок сигнала датчика. Получают один вторично-эмиссионный сигнал и производят циркуляцию (Ц) его в аналоговой памяти. Синхронно с ним осуществляют Ц импульса фронта полученного сигнала, причем интервал Ц этого импульса превышает интервал Ц вторичноэмиссионного сигнала на интервал взятия выборок. По времени появления импульса берут выборки, по которым определяют распределение мощности по сечению пучка электронов (ПЭ). Устройство для реализации способа содержит датчик с теплоемкими мишенями, пластины контролируемого зазора (ПКЗ), генератор развертки, формирователи сигналов, синхрогенератор, две линии задержки, узел выборки и хранения и блок управления. Генератор развертки формирует линейно возрастающий ток, под действием которого пучок электронов перемещается, проходя ПКЗ. За счет вычитания токов, протекающих через ПКЗ, получают сигнал, отображающий сечение ПЭ зазором. Через N-циклов Ц на вход блока управления поступает N выборок сигнала, по которым блок управления формирует распределение мощности ПЭ по его сечению. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 15 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4134670/31-27 (22) 05.08.86 (46) 30.08.90. Бюл. № 32 (71) Институт сварки им. Е. О. Патона (72) Ю. И. Пастушенко, А. А. Кайдалов, Ю.. Н. Ланкин, А. Н. Безденежный, Л. П. Стрекаль, Г. В. Саморукова, Т. Ф. Ермакова и Е. Ю. Леоненко (53) 621.791.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1140350, кл. В 23 К 15/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1159218, кл. В 23 К 15/00, 1984. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ПУЧКА ЭЛЕКТРОНОВ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПУШКИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварочному производству, а именно к электронно-лучевой сварке с контролем распределения мощности по сечению электронного луча.

Цель изобретения — повышение точности и надежности контроля за счет увеличения количества выборок сигнала датчика.

Получают один вторично-эмиссионный сигИзобретение относится к сварочному производству, а именно к электронно-лучевой сварке с контролем распределения мощности по сечению электронного пучка.

Цель изобретения — повышение точности и належности контроля за счет увеличения количества выборок сигнала датчика.

В способе пучок электронов перемещают относительно контролируемого зазора и получают вторично-эмиссионный сигнал, который циркулирует в аналоговой памяти без искажений. Синхронно со вторично-эмиссионным сигналом циркулирует импульс его фрон„„SU„„1588521 А 1

2 нал и производят циркуляцию (Ц) его аналоговой памяти. Синхронно с ним осуществляют Ц импульса фронта полученного сигнала, причем интервал Ц этого импульса превышает интервал Ц вторичноэмиссионного сигнала на интервал взятия выборок. По времени появления импульса берут выборки, по которым определяют распределение мощности по сечению пучка электронов (ПЭ). Устройство для реализации способа содержит датчик с теплоемкими мишенями, пластины контролируемого зазора (ПКЗ), генератор развертки, формирователи сигналов, синхрогенератор, две линии задержки, узел выборки и хранения и б.пок управления. Генератор развертки формирует линейно возрастающий ток, под действием которого пучок электронов перемещается, проходя ПКЗ. За счет вычитания токов, протекающих через ПКЗ, получают сигнал, отображающий сечение ПЭ зазором. Через N-циклов Ц на вход блока управления поступает N выборок сигнала, по которым блок управления формирует распределение мощности ПЭ по его сечению. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. та, причем интервал циркуляции этого им пульса превышает интервал циркуляции вторично-эмиссионного сигнала на интервал взятия выборок, а по времени появления импульса переднего фронта берут выборки, по которым определяют распределение мощности по сечению пучка электронов.

За счет уменьшения интервала циркуляции вторично-эмиссионного сигнала по отношению к интервалу циркуляции импульса переднего фронта, вторично-эмиссионный сигнал за каждый цикл отстает от импуль1588521 са переднего фронта на интервал взятия выборки Лт. Для анализа распределения мощности по сечению пучка электронов необходимо провести N циркуляций и при этом должно быть N) ™"", где Т„,„„— л1 длительность вторично-эмиссионного сигнала.

Величина интервала Лт может определяться .выражением

Й до т, Лт(— — — —

f (х) иъх где Л, .„— заданная погрешность контроля; (x) скорость изменения мощности пучка по сечению.

Таким образом, благодаря использованию циркуляции вторично-эмиссионного сигнала и его фронта удалось снять ограничения по точности и быстродействию контроля распределения мощности пучка электронов по сечению.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для электронно-лучевой сварки; на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит электронную пушку 1, оборудованную отклоняющей системой

2, вакуумную камеру 3, в которой устанавливают датчик, включающий теплоемкие мишени 4 и 5, пластины 6 и 7 контролируемого зазора 8 и изоляторы 9 и 10, генератор 11 развертки, первый 12, второй 13 и третий 14 формирователи сигналов, синхрогенератор 15, первую 16 и вторую 17 линии, задержки, узел 18 выборки и хранения, блок управления 19 (ЭВМ) с входом 20.

Первый 12 формирователь выдает импульс переднего фронта сигнала зазора, второй 13 формирователь выдает сигнал зазора (вторично-эмиссионный сигнал), а третий !4 формирует импульс модуляции тока пушки.

Устройство работает следующим образом.

Электронная сварочная пушка 1 формирует маломощный поток электронов 21, который под действием магнитного поля отклоняющей системы 2 может занимать положения на теплоемкой мишени 4 и 5. По сигналу 20 запускается синхрогенератор 5 и генератор развертки 11 формирует линейно возрастающий ток, под действием которого пучок 21 электронов перемешается с мишени 5 на мишень 4, проходя последовательно через пластину 7, зазор 8, пластину 6. При попадании на пластину 7 пучка электронов формирователь 12 формирует импульс начала отсчета 24, т. е, импульс переднего фронта сигнала зазора, а формирователь 14 выдает сигнал включения электронной пушки на рабочий режим.

Мощный пучок 21 проходит по пластинам 6 и 7, которые являются датчика5

55 ми тока и подключены к формирователю 13, который представляет собой дифференциальный блок. 3а счет вычитания токов, протекающих через пластины 6 и 7, на выходе формирователя 13 получают сигнал 22, отображающий сечение пучка 21 электронов зазором 8. После прохождения пучком 21 электронов пластины 6 формирователь 14 выдает сигнал перевода электронной пушки

1 в ждущий режим. Формирователь 14 представляет собой усилитель-ограничитель с сумматором на входе. Другим конструктивным решением блока 14 является использование триггера, запуск которого выполняется передним фронтом сигнала пластины 7, а сброс — задним фронтом сигнала пластины 6.

Синхрогенератор 15 выдает импульсы на линии задержки 16 и 17. В линию 16 задержки длительностью Т, записывается импульс 24 отсчета. Эта линия может быть дискретной — например, регистр сдвига.

В линию задержки 17 длительностью Т,г записывается вторично-эмиссионный сигнал от формирователя 13, отображающий распределение мощности пучка по сечению.

Выходы линий задержек 16 и 17 связаны с входом таким образом, что информация в них циркулирует со скоростью, определяемой частотой синхрогенератора 15.

За счет разных интервалов циркуляции вторично-эмиссионного сигнала 22 и импульса 24 отсчета, узел 18 выборки и хранения фиксирует выборки сигналов 22 через интервалы. Лт. Через N-циклов циркуляции на вход блока 19 поступает N выборок сигнала 22, по которым блок 19 формирует распределение 26 мощности пучка электронов по его сечению.

После получения выборки нулевой амплитуды или получения заданной N-ой выборки блок 19 выдает импульс сброса на синхрогенератор 15 и генератор 11. Синхрогенератор 15 устанавливается в режим ожидания, а генератор 11 переводит пучок электронов в исходное положение, при этом стробируют выход формирователя 14 для предотвращения включения пушки на рабочий режим.

В тех случаях, когда необходимо повысить быстродействие устройства для электронно-лучевой сварки, реализуют описанный алгоритм и формирователь 12 подключают к пластине 6, т. е. желательно, чтобы формирователь имел два входа и коммутатор, управляемый сигналом блока 19.

При такой компоновке связь между блоком 19 и формирователем 14 может отсутствовать. Описанные дополнительные связи на фиг. 1 представлены пунктирной линией.

Устройство имеет повышенное быстродействие, высокую точность и требует одного цикла сканирования, что позволяет повысить срок службы пластин в датчике.

1588521

Аналоговая линия задержки была реализована на микросхемах серии 528, дискретная на регистрах сдвига серии 555, а узел выборки и считывания на микросхеме серии 1100.

Включение устройства в систему управления энергоблоком ЭЛА 60/60 показало принципиальную возможность получения информации о распределении мощности пучка электронов по его сечению за один цикл сканирования.

Емкость аналоговой ли нии задержки, используемой в макете, равнялась 128 дискретам, а емкость регистра сдвига — 124.

Выборки сигнала зазора отображались на осциллографе. На экране осциллографа было получено 42 выборки вторично-эмиссионного сигнала датчика, т. е. было получено повышение быстродействия в 42 раза по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1. Способ контроля распределения мощности пучка электронов электронно-лучевой пушки, заключающийся в том, сто перемещают пучок электронов относительно контролируемого зазора, полчают и обрабатывают выборки вторично-эмиссионного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности формируют импульс переднего фронта вторично-эмиссионного сигнала, который совместно с вторично-эмиссионным сигналом вводят в линии задержки для циркуляции в них, причем интервал циркуляции импульса переднего фронта превышает интервал циркуляции вторич5 но-эмиссионного сигнала на величину, равную интервалу взятия выборок, .а импульсы циркуляций переднего фронта используют для взятия выборок.

2. Устройство для контроля распределения мощности пучка электронов электронно-лучевой пушки, содержащее электронную пушку, оборудова нную отклоняющей электромагнитной системой, генератор развертки, датчик вторично-эмиссионного сигнала, включающий две пластины контро15 лируемого зазора, формирователь сигнала модуляции тока пушки и формирователь вторично-эмиссионного сигнала, узел взятия и хранения выборок, блок управления, отличающееся тем, что введен формирователь переднего фронта сигнала зазора, связан20 ный с соответствующеи пластинои датчика, две управляемые от синхрогенератора линии задержки, выходы которых, а также выходы формирователей сигнала зазора и импульса переднего фронта этого сигнала подклю25 цены соответственно к входам линий задержек, выходы которых подключены к информационному и управляющему входам узла взятия и хранения выборок, выход которого подключен к блоку управления, выходы которого связаны с входами управЗО ления синхрогенератора.

1588521

23" сДцг р

Составитель В. Пучинский

Редактор М. Товтин Техред А. Кравчук Корректор И. Муска

Заказ 2504 Тираж 639 Подписное

ВНИИГ(И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, 101