專利名稱：X射線應(yīng)力分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于材料力學(xué)應(yīng)力分析測試儀器。
目前，殘余應(yīng)力問題是許多工程材料、先進(jìn)材料和高新技術(shù)必須解決的關(guān)鍵問題，通常都是采用X射線應(yīng)力分析技術(shù)，最可靠的，最為廣泛的就是殘余應(yīng)力無損檢測技術(shù)，X射線應(yīng)力分析儀，其結(jié)構(gòu)是由甄別器、分頻器、計(jì)數(shù)率計(jì)、RC平滑、記錄儀幾部分組成，由X光光子產(chǎn)生的電脈沖信號進(jìn)入甄別器，分頻后由計(jì)數(shù)率計(jì)調(diào)制成電壓信號，經(jīng)RC電路平滑后送入記錄儀，畫出衍射線，這是一種連續(xù)掃描方式，此種儀器測量之不足是時(shí)間慢，效率低，精度也達(dá)不到應(yīng)有的水平。
為解決以上儀器之不足，本實(shí)用新型的目的提供一種X射線智能應(yīng)力分析儀，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理完全計(jì)算機(jī)化，以達(dá)到提高測量效率和提高測量結(jié)果可靠性的目的。
本實(shí)用新型之結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是這樣實(shí)現(xiàn)的普通應(yīng)力儀的電路由甄別器、分頻器、計(jì)數(shù)率計(jì)、RC平滑及記錄儀組成，本X射線智能應(yīng)力分析儀電路結(jié)構(gòu)由甄別器、計(jì)算機(jī)接口電路、應(yīng)力儀的控制電路及PC算機(jī)組成，其聯(lián)接是應(yīng)力儀采集的衍射線時(shí)，X光光子所產(chǎn)生的脈沖輸出與甄別器的輸入端聯(lián)接，甄別器之輸出直接與計(jì)算機(jī)接口電路聯(lián)接，接口電路的控制端與應(yīng)力儀的控制電路相接，接口電路的輸出與計(jì)算機(jī)相聯(lián)接(如圖2所示)，詳細(xì)聯(lián)接是(如

圖1所示)接口電路前面為四個(gè)光電耦合器、三個(gè)輸入端為啟動-停止信號端、級標(biāo)信號端、脈沖信號端及后一個(gè)輸出準(zhǔn)備信號端，前兩個(gè)光電耦合器之輸出直接與OC門聯(lián)接，輸出為D0端、D1端；脈沖信號之光電耦合器之輸出直接與可編程控制器輸入端聯(lián)接，作為時(shí)鐘輸入端，其輸出D0～D7與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)輸入端聯(lián)接，準(zhǔn)備信號光電耦合器輸入端經(jīng)反向器，與JK觸發(fā)器的Q端聯(lián)接，JK觸發(fā)器的置D端經(jīng)反向器與計(jì)算機(jī)的置復(fù)輸入端聯(lián)接，電路另一部分為譯碼器部分，前面為8個(gè)"或"門電路與拔碼器、比較器組成，其聯(lián)接是一組"或"門電路輸入端由計(jì)算機(jī)來的"讀""寫"輸入端，與其對應(yīng)的譯碼器輸出的四個(gè)"或"門輸出端，輸出端P+0為啟動-停止信號與級標(biāo)信號輸出門的控制端，P+2、P+3經(jīng)"與"門輸出聯(lián)接到可編程序控制端，其中比較器輸入為八個(gè)拔碼開關(guān)置入端，輸出為A2～A9與計(jì)算機(jī)地端聯(lián)接，因此從其計(jì)數(shù)率計(jì)的甄別器的輸出端以數(shù)字量方式采集衍射線信息送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行收集和處理。
本實(shí)用新型之優(yōu)點(diǎn)可以從計(jì)數(shù)率計(jì)的甄別器的輸出端以數(shù)字量方式采集所射線信息的計(jì)算機(jī)接口，并將信息送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)采集程序提供了連續(xù)掃描和定點(diǎn)計(jì)數(shù)兩種工作方式，速度快，精度高，穩(wěn)定性好，整個(gè)裝置通用性強(qiáng)，成本低，便于推廣。
本實(shí)用新型之詳細(xì)結(jié)構(gòu)及工作原理由以下實(shí)施例及附圖給出。
圖1為X射線應(yīng)力分析儀電原理圖。
圖2為X射線應(yīng)力分析儀聯(lián)接方框圖。
整個(gè)接口板的結(jié)構(gòu)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(yīng)力儀主機(jī)的線路與接口板及計(jì)算機(jī)的線路保持電氣隔離，采用圖中左側(cè)所示的U17至U20四個(gè)光電耦合器使接口板與主機(jī)相連接，采樣起停信號和角信號分別從兩個(gè)TLP521耦合器U17和U18輸入，脈沖信號高電平的保持時(shí)間只有2.5微秒，該信號由工作頻率達(dá)到2兆的6N136耦合器輸入，在定點(diǎn)計(jì)數(shù)測量方式中控制應(yīng)力儀主機(jī)上的計(jì)數(shù)管作步進(jìn)掃描的信號從TLP521耦合器輸出，圖中右側(cè)的D0～D7為計(jì)算機(jī)總線的數(shù)據(jù)線，Reset為復(fù)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；地址譯碼單元該單元由2～4譯碼器U12，金同比較器U8，4.7K電阻排U9,8位DIP開關(guān)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(jù)計(jì)算機(jī)資源狀況，現(xiàn)選用P+0(220)、P+1(221)、P+2(222)和P+3(223)作為端口基地址，該選擇通過電阻排和DIP開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)計(jì)算機(jī)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(fā)出低電平信號，而且總線來的AEN信號處于有效電平(低電平)時(shí)，或門U14C的輸出(8號引腿)變?yōu)橛行?低)電平，以保證四個(gè)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譯碼器U12A的4、5、6、7四個(gè)引腿的電平，當(dāng)需要由光電耦合器U20向應(yīng)力儀主機(jī)發(fā)出計(jì)數(shù)管可以作掃描運(yùn)動的信號進(jìn)，2～4譯碼器U2A的4號引腿將出現(xiàn)低電平，從而使或門U11A的輸出引腿的電平從高變?yōu)榈停c此同時(shí)，與或門U2A的2號引腿連通的計(jì)算機(jī)IOW線也會出現(xiàn)低電平，使得U12的輸出引腿出現(xiàn)低電平，以觸發(fā)JK觸發(fā)器，使其翻轉(zhuǎn)，或門U11B、U11C、U11D和U2B、U14A、U14B的工作原理與上述相同或基本相同，分別用于控制三態(tài)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(jì)數(shù)器U16內(nèi)的3號計(jì)數(shù)器有可能實(shí)現(xiàn)讀操作，而U14B的低電平輸出使U16內(nèi)的控制字寄存器有可能實(shí)現(xiàn)讀和寫操作；采樣單元和角信號單元光電耦合器U17和三態(tài)門U1A組成采樣單元，U17的發(fā)光二極管的負(fù)極與應(yīng)力儀主機(jī)的地相連，當(dāng)主機(jī)需要采集衍射線時(shí)，它使發(fā)光二極管正極的電壓從-1.2V提高到7.8V，從而使光敏三極管導(dǎo)通，三態(tài)門U1A2號引腿的電壓降至0V，當(dāng)主機(jī)需要結(jié)束采集衍射線時(shí)，U17的發(fā)光二極管正極的電壓返回到-1.2V，光敏三極管截止，U1A的2號引腿的電壓提高到5V，當(dāng)?shù)刂纷g碼線向U1A的1號引腿輸入選通信號時(shí)，三態(tài)門2號引腿的電平將傳遞給它的3號引腿，并通過數(shù)據(jù)線D0進(jìn)而傳遞給計(jì)算機(jī)的CPU，使計(jì)算機(jī)適時(shí)執(zhí)行衍射線數(shù)據(jù)的采集；角信號單元由光電耦合器U18和三態(tài)門U1B組成，其工作原理與采樣單元的工作原理相同；計(jì)數(shù)單元計(jì)數(shù)單元由光電耦合器U19，8253可編程計(jì)數(shù)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(shù)據(jù)線D0至D7向CPU發(fā)送信號，計(jì)算機(jī)通過IOR和IOW的U16傳遞進(jìn)行讀或?qū)懙拿睿刂肪€A0和A1通過19號和20號引腿發(fā)出命令，以選擇U16內(nèi)的有效工作單元(當(dāng)前選擇3號計(jì)數(shù)器和控制字寄存器單元工作)，計(jì)算機(jī)CPU通過數(shù)據(jù)線D0至D7向U16的控制字單元發(fā)送信號，使其工作在方式2(保證U16工作在計(jì)數(shù)狀態(tài))；當(dāng)X光光子產(chǎn)生的電脈沖進(jìn)入光電耦合器U18的發(fā)光二極管后，將在可編程計(jì)數(shù)器U16的18號(CLK2)引腿發(fā)出幅值為0～5V的相應(yīng)脈沖，U16內(nèi)的3號計(jì)數(shù)器對此脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值每隔1/18.206秒(計(jì)算機(jī)CPU的時(shí)間中斷間隔)通過U16內(nèi)的鎖存器和D0至D7數(shù)據(jù)線送往計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲和處理；計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備好單元該單元由光電耦合器U20、OC門U4A、JK觸發(fā)器U15和非門U3組成，計(jì)算機(jī)開機(jī)時(shí)，它通過Reset控制線向非門U3A的1號引腿發(fā)出一個(gè)高電平信號，從而使CK觸發(fā)器U15A的1號(CD)引腿出現(xiàn)低電平，觸發(fā)器清零，6號(Q)引腿出現(xiàn)高電平，從而使光電耦合器U20的光敏三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，保證應(yīng)力儀主機(jī)能夠進(jìn)行連續(xù)掃描，當(dāng)定點(diǎn)計(jì)數(shù)測量中的一個(gè)階梯的掃描運(yùn)動結(jié)束時(shí)，計(jì)算機(jī)將會通過IOW控制線向或門U2A發(fā)了一個(gè)脈沖，使其3號引腿瞬間處于低電平，該低電平將通過JK觸發(fā)器的4號(CLK)引腿使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，6號(Q)引腿的電平將從高變?yōu)榈?，光電耦合器U20的發(fā)光三極管將導(dǎo)通，從而使應(yīng)力儀主機(jī)的計(jì)數(shù)管無法執(zhí)行掃描運(yùn)動，待該階梯的數(shù)據(jù)采集工作結(jié)束之后，計(jì)算機(jī)又會通過IOW控制線向U2A發(fā)了脈沖，使U15A再翻轉(zhuǎn)一次，U20的光敏三極管導(dǎo)通，主機(jī)的計(jì)數(shù)管再次處于可執(zhí)行連續(xù)掃描運(yùn)動的狀態(tài)，可見，計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備好單元的功能是用來實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)計(jì)數(shù)采樣方式中的計(jì)數(shù)管走停狀態(tài)的切換。
權(quán)利要求1．一種X射線應(yīng)力分析儀，由甄別器、分頻器、計(jì)數(shù)率計(jì)、RC平滑及記錄儀組成，其特征是本應(yīng)力分析儀由甄別器、計(jì)算機(jī)接口電路、應(yīng)力儀的控制電路及PC算機(jī)組成，其聯(lián)接是應(yīng)力儀采集的衍射線時(shí)，X光光子所產(chǎn)生的脈沖輸出與甄別器的輸入端聯(lián)接，甄別器之輸出直接與計(jì)算機(jī)接口電路聯(lián)接，接口電路的控制端與應(yīng)力儀的控制電路相接，接口電路的輸出與計(jì)算機(jī)相聯(lián)接。
2．按照權(quán)利要求1所述之分析儀，其特征是接口電路前面為四個(gè)光電耦合器、三個(gè)輸入端為啟動-停止信號端、級標(biāo)信號端、脈沖信號端及后一個(gè)輸出準(zhǔn)備信號端，前兩個(gè)光電耦合器之輸出直接與OC門聯(lián)接，輸出為D0端、D1端；脈沖信號之光電耦合器之輸出直接與可編程控制器輸入端聯(lián)接，作為時(shí)鐘輸入端，其輸出D0～D7與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)輸入端聯(lián)接，準(zhǔn)備信號光電耦合器輸入端經(jīng)反向器，與JK觸發(fā)器的Q端聯(lián)接，JK觸發(fā)器的置D端經(jīng)反向器與計(jì)算機(jī)的置復(fù)輸入端聯(lián)接，電路另一部分為譯碼器部分，前面為8個(gè)"或"門電路與拔碼器、比較器組成，其聯(lián)接是一組"或"門電路輸入端由計(jì)算機(jī)來的"讀""寫"輸入端，與其對應(yīng)的譯碼器輸出的四個(gè)"或"門輸出端，輸出端P+0為啟動-停止信號與級標(biāo)信號輸出門的控制端，P+2、P+3經(jīng)"與"門輸出聯(lián)接到可編程序控制端，其中比較器輸入為八個(gè)拔碼開關(guān)置入端，輸出為A2～A9與計(jì)算機(jī)地端聯(lián)接，因此從其計(jì)數(shù)事計(jì)的甄別器的輸出端以數(shù)字量方式采集衍射線信息送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行收集和處理。
專利摘要本裝置屬于材料力學(xué)應(yīng)力分析測試儀器,其電路結(jié)構(gòu)由甄別器、計(jì)算機(jī)接口板、應(yīng)力儀的控制電路及PC計(jì)算機(jī)組成,應(yīng)力儀的X光光子脈沖輸入甄別器,輸出再送入計(jì)算機(jī)接口板,接口板的控制信號來自應(yīng)力儀控制電路,接口板輸出直接聯(lián)接PC計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型之優(yōu)點(diǎn):可以從計(jì)數(shù)率計(jì)的甄別器的輸出端以數(shù)字量方式采集所射線信息的計(jì)算機(jī)接口,并將信息送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)采集程序提供了連續(xù)掃描和定點(diǎn)計(jì)數(shù)兩種工作方式,速度快,精度高,穩(wěn)定性好,整個(gè)裝置通用性強(qiáng),成本低,便于推廣。
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(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)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(xué)院金屬研究所