X射線應力分析儀的製作方法
2023-09-21 01:45:15
專利名稱：X射線應力分析儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於材料力學應力分析測試儀器。
目前，殘餘應力問題是許多工程材料、先進材料和高新技術必須解決的關鍵問題，通常都是採用X射線應力分析技術，最可靠的，最為廣泛的就是殘餘應力無損檢測技術，X射線應力分析儀，其結構是由甄別器、分頻器、計數率計、RC平滑、記錄儀幾部分組成，由X光光子產生的電脈衝信號進入甄別器，分頻後由計數率計調製成電壓信號，經RC電路平滑後送入記錄儀，畫出衍射線，這是一種連續掃描方式，此種儀器測量之不足是時間慢，效率低，精度也達不到應有的水平。
為解決以上儀器之不足，本實用新型的目的提供一種X射線智能應力分析儀，數據採集和數據處理完全計算機化，以達到提高測量效率和提高測量結果可靠性的目的。
本實用新型之結構設計是這樣實現的普通應力儀的電路由甄別器、分頻器、計數率計、RC平滑及記錄儀組成，本X射線智能應力分析儀電路結構由甄別器、計算機接口電路、應力儀的控制電路及PC算機組成，其聯接是應力儀採集的衍射線時，X光光子所產生的脈衝輸出與甄別器的輸入端聯接，甄別器之輸出直接與計算機接口電路聯接，接口電路的控制端與應力儀的控制電路相接，接口電路的輸出與計算機相聯接(如圖2所示)，詳細聯接是(如
圖1所示)接口電路前面為四個光電耦合器、三個輸入端為啟動-停止信號端、級標信號端、脈衝信號端及後一個輸出準備信號端，前兩個光電耦合器之輸出直接與OC門聯接，輸出為D0端、D1端；脈衝信號之光電耦合器之輸出直接與可編程控制器輸入端聯接，作為時鐘輸入端，其輸出D0～D7與計算機數據輸入端聯接，準備信號光電耦合器輸入端經反向器，與JK觸發器的Q端聯接，JK觸發器的置D端經反向器與計算機的置復輸入端聯接，電路另一部分為解碼器部分，前面為8個"或"門電路與拔碼器、比較器組成，其聯接是一組"或"門電路輸入端由計算機來的"讀""寫"輸入端，與其對應的解碼器輸出的四個"或"門輸出端，輸出端P+0為啟動-停止信號與級標信號輸出門的控制端，P+2、P+3經"與"門輸出聯接到可編程序控制端，其中比較器輸入為八個拔碼開關置入端，輸出為A2～A9與計算機地端聯接，因此從其計數率計的甄別器的輸出端以數字量方式採集衍射線信息送入計算機進行收集和處理。
本實用新型之優點可以從計數率計的甄別器的輸出端以數字量方式採集所射線信息的計算機接口，並將信息送入計算機進行數據處理，數據採集程序提供了連續掃描和定點計數兩種工作方式，速度快，精度高，穩定性好，整個裝置通用性強，成本低，便於推廣。
本實用新型之詳細結構及工作原理由以下實施例及附圖給出。
圖1為X射線應力分析儀電原理圖。
圖2為X射線應力分析儀聯接方框圖。
整個接口板的結構及工作原理如下與外界的信號連接圖1給出接口板的線路原理，為了使應力儀主機的線路與接口板及計算機的線路保持電氣隔離，採用圖中左側所示的U17至U20四個光電耦合器使接口板與主機相連接，採樣起停信號和角信號分別從兩個TLP521耦合器U17和U18輸入，脈衝信號高電平的保持時間只有2.5微秒，該信號由工作頻率達到2兆的6N136耦合器輸入，在定點計數測量方式中控制應力儀主機上的計數管作步進掃描的信號從TLP521耦合器輸出，圖中右側的D0～D7為計算機總線的數據線，Reset為復位線，IOR和IOW分別為IO讀定線，A1～A9為地址線，AEN為地址允許線；地址解碼單元該單元由2～4解碼器U12，金同比較器U8，4.7K電阻排U9,8位DIP開關U10，或門U2A、U2B、U14A、U14B、U11A、U11B、U11C、U11D、U14C、U14D和與門U5B等器組件組成，根據計算機資源狀況，現選用P+0(220)、P+1(221)、P+2(222)和P+3(223)作為埠基地址，該選擇通過電阻排和DIP開關來實現，當計算機總線來的地址線A2～A9的電平與基地址的電平全同，因而U8的19號引腿發出低電平信號，而且總線來的AEN信號處於有效電平(低電平)時，或門U14C的輸出(8號引腿)變為有效(低)電平，以保證四個U11或門有可能輸出低電平，程序控制地址線A0和A1的電平可以控制2～4解碼器U12A的4、5、6、7四個引腿的電平，當需要由光電耦合器U20向應力儀主機發出計數管可以作掃描運動的信號進，2～4解碼器U2A的4號引腿將出現低電平，從而使或門U11A的輸出引腿的電平從高變為低，與此同時，與或門U2A的2號引腿連通的計算機IOW線也會出現低電平，使得U12的輸出引腿出現低電平，以觸發JK觸發器，使其翻轉，或門U11B、U11C、U11D和U2B、U14A、U14B的工作原理與上述相同或基本相同，分別用於控制三態門U1A和U1B，以及起片選作用的與門U5A，其中U14A的低電平輸出使可編程計數器U16內的3號計數器有可能實現讀操作，而U14B的低電平輸出使U16內的控制字寄存器有可能實現讀和寫操作；採樣單元和角信號單元光電耦合器U17和三態門U1A組成採樣單元，U17的發光二極體的負極與應力儀主機的地相連，當主機需要採集衍射線時，它使發光二極體正極的電壓從-1.2V提高到7.8V，從而使光敏三極體導通，三態門U1A2號引腿的電壓降至0V，當主機需要結束採集衍射線時，U17的發光二極體正極的電壓返回到-1.2V，光敏三極體截止，U1A的2號引腿的電壓提高到5V，當地址解碼線向U1A的1號引腿輸入選通信號時，三態門2號引腿的電平將傳遞給它的3號引腿，並通過數據線D0進而傳遞給計算機的CPU，使計算機適時執行衍射線數據的採集；角信號單元由光電耦合器U18和三態門U1B組成，其工作原理與採樣單元的工作原理相同；計數單元計數單元由光電耦合器U19，8253可編程計數器U16，以及起片選作用的與門U5組成，其中與門U5的3號引腿輸向U16的信號控制U16是否通過數據線D0至D7向CPU發送信號，計算機通過IOR和IOW的U16傳遞進行讀或寫的命令，地址線A0和A1通過19號和20號引腿發出命令，以選擇U16內的有效工作單元(當前選擇3號計數器和控制字寄存器單元工作)，計算機CPU通過數據線D0至D7向U16的控制字單元發送信號，使其工作在方式2(保證U16工作在計數狀態)；當X光光子產生的電脈衝進入光電耦合器U18的發光二極體後，將在可編程計數器U16的18號(CLK2)引腿發出幅值為0～5V的相應脈衝，U16內的3號計數器對此脈衝計數，計數值每隔1/18.206秒(計算機CPU的時間中斷間隔)通過U16內的鎖存器和D0至D7數據線送往計算機進行存儲和處理；計算機準備好單元該單元由光電耦合器U20、OC門U4A、JK觸發器U15和非門U3組成，計算機開機時，它通過Reset控制線向非門U3A的1號引腿發出一個高電平信號，從而使CK觸發器U15A的1號(CD)引腿出現低電平，觸發器清零，6號(Q)引腿出現高電平，從而使光電耦合器U20的光敏三極體處於截止狀態，保證應力儀主機能夠進行連續掃描，當定點計數測量中的一個階梯的掃描運動結束時，計算機將會通過IOW控制線向或門U2A發了一個脈衝，使其3號引腿瞬間處於低電平，該低電平將通過JK觸發器的4號(CLK)引腿使觸發器翻轉一次，6號(Q)引腿的電平將從高變為低，光電耦合器U20的發光三極體將導通，從而使應力儀主機的計數管無法執行掃描運動，待該階梯的數據採集工作結束之後，計算機又會通過IOW控制線向U2A發了脈衝，使U15A再翻轉一次，U20的光敏三極體導通，主機的計數管再次處於可執行連續掃描運動的狀態，可見，計算機準備好單元的功能是用來實現定點計數採樣方式中的計數管走停狀態的切換。
權利要求1．一種X射線應力分析儀，由甄別器、分頻器、計數率計、RC平滑及記錄儀組成，其特徵是本應力分析儀由甄別器、計算機接口電路、應力儀的控制電路及PC算機組成，其聯接是應力儀採集的衍射線時，X光光子所產生的脈衝輸出與甄別器的輸入端聯接，甄別器之輸出直接與計算機接口電路聯接，接口電路的控制端與應力儀的控制電路相接，接口電路的輸出與計算機相聯接。
2．按照權利要求1所述之分析儀，其特徵是接口電路前面為四個光電耦合器、三個輸入端為啟動-停止信號端、級標信號端、脈衝信號端及後一個輸出準備信號端，前兩個光電耦合器之輸出直接與OC門聯接，輸出為D0端、D1端；脈衝信號之光電耦合器之輸出直接與可編程控制器輸入端聯接，作為時鐘輸入端，其輸出D0～D7與計算機數據輸入端聯接，準備信號光電耦合器輸入端經反向器，與JK觸發器的Q端聯接，JK觸發器的置D端經反向器與計算機的置復輸入端聯接，電路另一部分為解碼器部分，前面為8個"或"門電路與拔碼器、比較器組成，其聯接是一組"或"門電路輸入端由計算機來的"讀""寫"輸入端，與其對應的解碼器輸出的四個"或"門輸出端，輸出端P+0為啟動-停止信號與級標信號輸出門的控制端，P+2、P+3經"與"門輸出聯接到可編程序控制端，其中比較器輸入為八個拔碼開關置入端，輸出為A2～A9與計算機地端聯接，因此從其計數事計的甄別器的輸出端以數字量方式採集衍射線信息送入計算機進行收集和處理。
專利摘要本裝置屬於材料力學應力分析測試儀器,其電路結構由甄別器、計算機接口板、應力儀的控制電路及PC計算機組成,應力儀的X光光子脈衝輸入甄別器,輸出再送入計算機接口板,接口板的控制信號來自應力儀控制電路,接口板輸出直接聯接PC計算機。本實用新型之優點:可以從計數率計的甄別器的輸出端以數字量方式採集所射線信息的計算機接口,並將信息送入計算機進行數據處理,數據採集程序提供了連續掃描和定點計數兩種工作方式,速度快,精度高,穩定性好,整個裝置通用性強,成本低,便於推廣。
文檔編號G01N23/00GK2347163SQ9823968
公開日1999年11月3日 申請日期1998年12月18日 優先權日1998年12月18日
發明者李家寶, 徐寒冰, 李立, 劉慶, 溫井龍, 張利祥 申請人:中國科學院金屬研究所