CS201718B1 - Device for determination of the thermic phonomenon of the phase metal and alloy transition at the cooling thereof - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro stanovení termického jevu fázového přechodu kovů a slitin při jejich ochlazování.

Vynález může být použit při termografické analýze fázových přechodů v kovech a slitinách k určení teplot fázových přechodů. Kromě toho může být vynález použit ke kontrole jiných parametrů kovů a slitin souvisejících s teplotami fázových přechodů, zejména ke stanovení obsahu uhlíku v tekuté oceli při jejím zhutňování podle teploty počátku krystalizace. (Teplota likvidu.)

Při provádění termografické analýzy kovů a slitin se projevuje termický jev fázového přechodu, který se určuje podle prodlev teploty při ochlazování kovů a slitin.

V praxi kromě prodlev teploty, vyvolaných termickým jevem fázového přechodu, vznikají také další podlevy teploty, vyvolané například výraznou změnou poměrů při výměně tepla. Tyto prodlevy teploty, vyvolané působením tak zvaných pseudotermických jevů značně ztěžují zjištění termického jevu.

V souvislosti s tím vzniká v případě výskytu pseudotermických jevů nutnost rozlišení termického jevu fázového přechodu, Spolehlivost zjištění termického jevu fázového přechodu může být určena pravděpodobností výskytu ckabného výsledku, přičemž pod chybou se rozumí jak zjištění výskytu termické ho jevu fázového přechodu při prodlevě teploty, vyvolané pseudotermickým jevem, tak i rozhodnutí o nepřítomnosti termického jevu fázového přechodu při výskytu prodlevy teploty, vyvolané termickým jevem fázového přechodu.

Je znám způsob zjišťování termického jevu fázového přechodu, který se využívá v zařízení pro stanovení obsahu uhlíku v tekutém kovu podle prodlev teploty na ochlazovací křivce (britský patentový spis č. 1 477 564).

Zařízení pro zjišťování termického jevu fázového přechodu sestává z převodníku teplota — impulzní kód, na jehož vstup se přivádí signál obsahující informaci o teplotě chladnoucího kovu nebo slitiny. Zařízení dále obsahuje generátor taktových impulzů, synchronizační jednotku k časovému rozdělení kódových a taktových impulzů, reversibilní čítač pro získání paralelního kódu teploty, čítač prahových hodnot pro stanovení okamžité hodnoty změny teploty, čítač časových intervalů, na jehož informačním výstupu je uložena informace o čase, který se měří od toho okamžiku, kdy okamžitá změna teploty dosáhne předem danou hodnotu a na jehož přeplnovacím výstupu se objeví signál v případě, když uvedená doba přesáhne nastavenou prahovou hodnotu trvání prodlevy teploty. Zařízení dále obsahuje čítač měřícího cyk lu, na jehož informačním výstupu je uložena informace o čase uplynulém od počátku cyklu měření teploty, klopný obvod pro uložení signálu, který přichází v okamžiku rozhodnutí o výskytu termického jevu fázového přechodu a register pro uložení paralelního kódu teploty.

Výstupy převodníku teplo ta-impulzní číselný kód 'sloužící pro vysílání kódových impulzů odpovídajících ' kladné a záporné změně ' teploty jsou připojeny na první a . druhý vstup synchronizační . jednotky, výstup generátoru taktových impulzů je pak připojen ke třetímu . vstupu synchronizační jednotky. První výstup synchronizační jednotky, na kterém se objevují synchronizované . kódové impulzy odpovídající změně teploty v kladném smyslu, je připojen k přičítacím vstupům reversibilního čítače a ' čítače prahových hodnot. Druhý výstup synchronizační jednotky, na kterém se objevují synchronizované kódové . impulzy, odpovídající změně teploty v záporném smyslu, je připojen k odčítacím vstupům reversibilního čítače a čítače prahových hodnot. Výstup synchronizační jednotky pro syhchronizované taktové impulzy je připojen k počítacím vstupům čítače časových intervalů a čítače měřícího cyklu.

Přeplňovací výstupy čítače prahových hodnot, na kterých se objevují impulzy v okamžiku, kdy dojde k předem dané lokální změně teploty, jsou připojeny ke vstupům pro nulování čítače . časových intervalů. Přeplňovací výstup ' tohoto čítače časových intervalů je spojen s řídícím vstupem registru a s nastavovacím vstupem klopného obvodu. Informační vstup registru je připojen k informačnímu výstupu reversibilního čítače. Výstup klopného obvodu je elektricky spojen

s. blokovacími vstupy počítání čítače prahových hodnot a čítače časových intervalů.

Synchronizované kódové ' impulzy z výstupů převodníku telopta-impulzní kód postupují při ochlazování kovu nebo slitiny synchronně s . kódovými impulzy podle znaménka změny teploty na přičítací popřípadě odčítací, vstupy reversibilního čítače a čítače prahových hodnot. Když okamžitá změna teploty dosáhne nastavené hodnoty + εο, vznikne v důsledku . toho v reversibilním čítači paralelní kód teploty a na přeplňovacích výstupech prahového čítače se v tomto okamžiku objeví impulzy. Tyto impulzy jsou vedeny na vstupy pro nulování čítače časových intervalů, který počítá synchronizované · taktové impulzy, které na tento počítací vstup. přijdou. Čítač časových intervalů je konstruován tak, že na jeho přeplňovacím výstupu se objeví impulz ' v případě, když časový interval mezi dvěma po sobě následujícími příchody impulzů na . jeho vstupy pro nulování přesáhne nastavenou prahovou hodnotu το trvání prodlevy teploty. Impulz na přeplňovacím výstupu čítače časových intervalů se proto neobjeví dříve, dokud nedojde k prodlevě teploty. Při výskytu prodlevy teploty se na přeplňovacích výstupech čítače prahových hodnot impulzy neobjeví, protože . okamžitá změna teploty nepřesahuje hodnotu + εο· Jakmile trvání prodlevy teploty . přesáhne předem danou prahovou hodnotu το trvání prodlevy teploty, dojde k přeplnění čítače časových intervalů. Impulz z přeplňovacího· výstupu tohoto . čítače je veden na řídící vstup registru. V důsledku toho ' se do . tohoto registru z reversibilního čítače přepíše kód teploty likvidu. Při zjištění termického . jevu fázového přechodu je prahový čítač a čítač časových intervalů zablokován signálem z výstupu klopného obvodu.. Po uplynutí předem dané doby, která se počítá od počátku cyklu měření teploty, se na informačním výstupu čítače měřícího cyklu objeví signál, který indikuje skončení cyklu měření teploty.

Rozhodnutí o výskytu . termického jevu fázového přechodu se při provádění popsaného způsobu a, při používání zařízení pro zjišťování termického jevu fázového . přechodu provádí ze srovnání změřené doby trvání τ prodlevy teploty s předem nastavenou prahovou hodnotou το trvání prodlevy teploty.

V praxi dochází často k případu, že doba trvání prodlevy teploty vyvolané termickým jevem fázového přechodu je přesně shodná s dobou trvání prodlevy teploty, která je vyvolána pseudotermickým jevem.

V těchto případech není možnost popsaným známým způsobem tyto prodlevy teploty . rozlišit. . Popsaný známý způsob tedy neposkytuje dostatečnou spolehlivost stanovení termického jevu fázového přechodu.

Účelem předloženého vynálezu je odstranění popsaných nedostatků, zejména zvýšení spolehlivosti stanovení termického jevu fázového přechodu v kovech a slitinách.

Úkolem vynálezu je vyvinutí zařízení pro zjišťování termického jevu fázového .přechodu kovu a slitin v průběhu jejich ochlazování, které by sestávalo z . běžných prvků číslicové výpočetní techniky.

Podstata zařízení pro stanovení termického jevu fázového přechodu kovů a slitin při jejich . ochlazování, které . obsahuje převodník . signálu odpovídajícího průběžné teplotě na teplota-impulzní kód, generátor taktových impulzů, synchronizační jednotku, . na jejíž vstupy jsou . připojeny . výstupy převodníku signálu, odpovídajícího průběžné teplotě a výstup generátoru taktových impulzů, reversibilní čítač a čítač prahových hodnot, jejichž přičítací . a . odčítací výstupy jsou . spojeny s prvním a druhým . výstupem synchronizační jednotky, čítač časových intervalů, jehož počítací vstup je připojen na třetí výstup synchronizační jednotky a . jehož výstupy pro zpětné nastavení jsou připojeny . na přeplňovací výstupy čítače prahových hodnot, hlavní registr, jehož informační vstup je spojen s informačním výstupem reversibilního čítače, čítač měřícího cyklu, jehož počítací vstup je spojen se třetím výstupem synchronizační jednotky, podle . vynálezu spočívá v tom, že má přídavný registr, jehož informační . vstup je připojen na informační . výstup čítače měřícího cyklu a jehož řídící výstupy jsou připojeny k přeplňovacím výstupům čítače pra hových hodnot, čítač přírůstku teploty, jehož počítací vstup je připojen к přeplňovacímu výstupu čítače prahových hodnot a selek tor znaků termického jevu fázového přechodu, jehož vstupy jsou připojeny к informačním výstupům hlavního registru a čítače přírůstku teploty, přídavného registru a čítače časových intervalů, přičemž výstup selektoru znaků termického jevu fázového přechodu je spojen s blokovacím vstupem počítání čítače prahových hodnot a čítačem časových intervalů, zátímco řídící vstupy hlavního registru jsou připojeny na výstupy čítače prahových hodnot.

Využití přídavných informací o procesu ochlazování kovů a slitin umožňuje u zařízení podle vynálezu zvýšení spolehlivosti stanovení termického jevu fázového přechodu.

Podstata zařízení podle vynálezu bude v dalším objasněna pomocí příkladu provedení, znázorněného na připojených výkresech. Kromě toho je na obr. 1 až 5 a 7 znázorněna charakteristická ochlazovací křivka kovu nebo slitiny dosažená pomocí zařízení podle vynálezu.

Na obr. 6 je znázorněno blokové schéma zařízení pro stanovení termického jevu fázového přechodu v kovech a slitinách podle vynálezu, na obr. 8 je znázorněno funkční schéma jednoho provedení převodníku teplotaimpulzní kód podle vynálezu, na obr. 9 jsou znázorněny časové diagramy, které popisují činnost převodníku teplota-impulzní kód podle vynálezu při kladné změně teploty, na obr. 10 jsou znázorněny obdobné časové diagramy, odpovídající ale záporné změně teploty, na obr. 11 je znázorněno funkční schéma synchronizační jednotky podle vynálezu, na obr. 12 jsou znázorněny časové diagramy popisující činnost synchronizační jednotky podle vynálezu a na obr. 13 je znázorněno funkční schéma selektoru znaků termického jevu fázového přechodu podle vynálezu.

Ochlazovací křivky, znázorněné na obr. 1 až 5 a na obr. 7 představují závislost teploty chladnoucího kovu nebo slitiny na čase. Na ose x je zde nanášen čas t a na ose у teplota T.

V průběhu ochlazování vzorku roztaveného kovu se měří teplota T tohoto kovu a čas t, který uplynul od počátku cyklu měření teploty. Kromě toho se měří změna Λ T teploty chladnoucího kovu vůči nej vyšší teplotě T_max fixované v průběhu cyklu měření teploty. Prahová hodnota το trvání prodlevy teploty se ze zjištěných parametrů průběžně vypočítává podle následujícího vztahu:

T₀ = F(T,AT,t) (1)

Funkce se určí předem na základě statistického zpracování reálných ochlazovacích kři vek vzorků kovu, u kterých se zjistí prodlevy teploty vyvolané termickým jevem fázového přechodu a prodlevy teploty vyvolané pseudo termickým jevem. Využití metod známých z teorie statistických řešení dovoluje volit tuto funkci tak, že pravděpodobnost chybného řešení je minimální. Funkce F může být zadána buď analyticky nebo tabulkou.

Jestliže se na ochlazovací křivce objeví prodleva teploty, měří se její doba τ. Změřená doba τ prodlevy doby teploty se porovnává s prahovou hodnotou το trvání prodlevy teploty vypočtenou pro okamžik výskytu prodlevy teploty. Jestliže doba τ prodlevy teploty přesáhne hodnotu το, přinese rozhodnutí, že došlo к termickému jevu fázového přechodu v chladnoucím kovu nebo slitině. V případě, že doba τ prodlevy teploty je menší než prahová hodnota το, přijme se rozhodnutí o nepřítomnosti termického jevu fázového přechodu, to jest, že tato prodleva teploty je vyvolána pseudotermickým jevem.

Zařízení pro stanovení termického jevu fázového přechodu kovů a slitin při jejich ochlazování obsahuje převodník 1 teplota-impulzní kód (obr. 6), generátor 2 taktových impulzů, synchronizační jednotku 3, reversibilní čítač 4, hlavní registr 5, čítač 6 prahových hodnot, čítač 7 měřícího cyklu, přídavný registr 8, čítač 9 časových intervalů, čítač 10 přírůstku teploty a selektor 11 znaků termického jevu fázového přechodu. Vstup 12 převodníku 1 teplota-impulzní kód je připojen к neznázorněnému snímači teploty, například к termoelektrickému snímači. Výstupy 13, 14 převodníku 1 teplota-impulzní kód jsou připojeny к prvnímu a druhému vstupu synchronizační jednotky 3, jejíž třetí vstup je připojen к výstupu 15 generátoru 2 taktových impulzů. Výstup 16 synchronizovaných taktových impulzů synchronizační jednotky 3 je připojen к počítacím vstupům čítače 7 měřícího cyklu a čítače 9 časových intervalů. Vstup 17 synchronizační jednotky 3 je připojen к přičítacím vstupům prahového čítače 6 a reversibilního čítače 4. Výstup 18 synchronizační jednotky 3 je připojen к odčítacím vstupům čítače 6 prahových hodnot a reversibilního čítače 4. К informačnímu výstupu 19 reversibilního čítače 4 je připojen informační vstup hlavního registru 5. Přeplňovací výstupy 20 a 21 prahového čítače 6 jsou spojeny s řídícími vstupy přídavného registru 8 a hlavního registru 5 a dále se vstupy pro nulování čítače 9 časových intervalů. Přeplňovací výstup 21 čítače 6 prahových hodnot je přitom spojen se vstupem čítače 10 přírůstku teploty. Informační výstup 22 čítače 7 měřícího cyklu je připojen к informačnímu vstupu přídavného registru

8. Informační výstup 24 čítače 9 časových intervalů, informační výstup 26 hlavního registru 5 jsou připojeny ke vstupům seléktoru 11 znaků termického jevu fázového přechodu. Výstup 27 selektoru 11 znaků termického jevu fázového přechodu je spojen s blokovacími vstupy čítače 9 časových intervalů a čítače 6 prahových hodnot. Na obr. 8 je zná-.

zorněno jedno provedení ' převodníku teplota-impulzní kód, do kterého jako analogový signál přichází informace o teplotě chladnoucího kovu nebo slitiny. Vstup 12 (obr. 6) převodníku 1 může být v tomto případě například mechanicky spojen s běžcem automatického potenciometru, na který je průběžně přiváděn signál ze snímače teploty. Převodník 1 teplota-impulzní kód (obr. 8) obsahuje počítací stupnici 28, _ na které jsou v řadě za sebou vytvořena průhledná pole 29 a neprůhledná pole 30 o shodných šířkách. Počet těchto polí 29, 30 určuje rozlišovací schopnost převodníku 1 teplota-impulzní kód. Tento převodník 1 teplota-impulzní kód dále obsahuje dvě fotodiody 31, 32 a zdroj _w33 světla, které jsou uspořádány na držáku 34. Fotodiody 31 a 32 jsou vůči sobě posunuty o polovinu šířky polí 29, 30.

Držák 34 převodníku 1 teplota-impulzní kód je mechanicky spojen s běžcem 35 automatického potenciometru 36.

Převodník 1 teplota-impulzní kód dále obsahuje dva Schmittovy klopné obvody 37 a 38, dva tvarovače 39, 40 impulzů (kladných hran), které přicházejí z výstupů Schrnittova klopného obvodu 38, jakož i dvě hradla 41, 42 pro selekci kódových impulzů, které odpovídají kladné a záporné změně teploty na ochlazovací křivce.

Vstup Schrnittova klopného obvodu 37 je připojen k výstupu fotodiody 31 a vstup Schrnittova klopného obvodu 38 je připojen k výstupu fotodiody 32. Nulový výstup Schrnittova klopného obvodu 38 je připojen s řídícími vstupy hradel 41 a 42. Jedničkový výstup Schrnittova klopného obvodu 38 je připojen ke vstupu ' tvarovače 39 impulzů a nulový výstup Schrnittova klopného obvodu 38 je spojen se vstupem tvarovače 40 impulzů.

Výstup tvarovače 39 impulzů je připojen k impulzovému vstupu hradla 41, výstup tvarovače 40 impulzu je spojen s impulzovým vstupem hradla 42.

Na výstupech hradel 41 a 42 se objevují kódové impulzy převodníku 1 teplota-impulzní kód, které odpovídají kladné a záporné 'změně teploty na ochlazovací křivce.

Jsou samozřejmě možná i jiná provedení převodníku ' 1 teplota-impulzní kód.

Na obr. 9 a 10 jsou znázorněny časové diagramy, které popisují činnost převodníku 1 teplota-impulzní kód při kladné nebo záporné změně teploty.

Na obr. 11 je znázorněn příklad provedení synchronizační jednotky 3, která sestává z rozdělovače 43 taktových impulzů a synchronizačních bloků 44 a 45 pro kódové impulzy. Rozdělovač 43 taktových impulzů obsahuje klopný obvod 46 pro oddělení taktových impulzů, hradlo 47 pro generování synchronizovaných taktových impulzů a hradlo 48 pro ' generování synchronizačních taktových impulzů. Řídící vstupy hradel 47 a 48 jsou připojeny k výstupu klopného obvodu 46. Impulzové vstupy hradel 47, 48 jsou spojeny navzájem a s počítacím vstupem klopného obvodu 46 a tvoří tak vstup synchronizační jednotky 3, na který se přivádějí taktové impulzy z generátoru 2 taktových impulzů (obr. 6). Výstup hradla 47 (obr. 11) slouží jako výstup 16 synchronizovaných taktových impulzů synchronizační . jednotky 3 (obr. 6). Synchronizační bloky . 44 a 45 (obr. 11) sloužící pro synchronizaci kódových impulzů obsahují klopné obvody 49 a 50 pro uložení kódových impulzů, vyrovnávací klopné obvody 51 a 52, součinová hradla 53 a 54 a hradla 55 a 56 pro generování synchronizovaných kódových impulzů. Nulovací vstup klopného obvodu 49 slouží jako vstup synchronizační jednotky 3, na který se přivádějí kódové impulzy odpovídající kladné změně teploty na ochlazovací křivce.

Nulovací vstup klopného obvodu 50 (obr. 11) představuje vstup synchronizační jednotky 3 pro kódové impulzy, které odpovídají záporné změně teploty na ochlazovací -křivce. Vstupy součinového hradla 53 (obr. 11) jsou připojeny k jedničkovému výstupu klopného obvodu 49 a k nulovému výstupu vyrovnávacího klopného obvodu 51.

Vstupy součinového hradla 54 jsou spojeny s jedničkovým výstupem klopného obvodu 50 a s nulovým výstupem vyrovnávacího' klopného obvodu 52. Třetí vstupy obou součinových hradel 53 a 54 jsou společně připojeny k výstupu hradla 48 pro generování synchronizačních taktových impulzů rozdělovače 43 taktových impulzů. Výstup hradla 48 je spojen také se vstupem hradla 55 v synchronizačním bloku 44 a s jedním vstupem hradla 56 v synchronizačním bloku 45. Zbývající vstupy obou hradel 55, 56 jsou připojeny k jedničkovým výstupům vyrovnávacích klopných obvodů 51 a 52. Výstup součinového hradla 53 je spojen s nulovacím vstupem vyrovnávacího klopného obvodu 51, zatímco výstup součinového hradla 54 je spojen s nulovacím vstupem vyrovnávacího klopného obvodu 52. ' Výstup hradla 55 je spojen s nastavovacími vstupy klopných obvodů 49 a 51 a představuje výstup 17 synchronizační jednotky 3 (obr. 6), na kterém se objevují synchronizované kódové impulzy odpovídající na ochlazovací křivce kladné změně teploty.

Výstup hradla 56 (obr. 11) je spojen s nastavovacími vstupy klopných obvodů 50 a 52 tvoří výstup 18 (obr. 6) synchronizační jednotky 3, na kterém se objevují synchronizované kódové impulzy, které na ochlazovací křivce odpovídají záporné změně teploty.

Na obr. 12 je znázorněn časový diagram popisující činnost synchronizační jednotky 3.

Na obr. 13 je znázorněn příklad provedení selektoru 11 znaků termického jevu fázového přechodu.

Selektor 11 znaků termického jevu fázového přechodu obsahuje dešifrátor 57, jehož vstupy tvoří vstupy selektoru 11 znaků termického jevu, který dále obsahuje součtové hradlo 58, jehož vstupy jsou připojeny k výstupům dešifrátoru 57. Výstup Součtového hradla 58 slouží jako výstup 27 selcktoru 11 znaků termického jevu.

Činnost zařízení je v souladu s popsanými výkresy následující: Signál, obsahující informaci o teplotě chladnoucího kovu nebo slitiny přichází ze snímače teploty na vstup 12 převodníku 1 teplota — impulzní kód. Na výstupech 13 a 14 tohoto převodníku - 1 teplota — impulzní kód se objeví signál, převedený na impulzní kód, přičemž při každé elementární změně teploty se podle znaménka změny teploty na jednom z výstupů 13 a 14 objeví kódové impulzy. Kódové impulzy jsou z ' výstupů 13 a 14 vedeny na příslušné vstupy synchronizační jednotky 4. Do synchronizační jednotky 3 přicházejí také taktové impulzy z výstupů 15 generátoru 2 taktových impulzů. Synchronizační jednotka,3 umožňuje takové rozložení kódových a taktových impulzů v čase, které vylučuje selhání - zařízení. Synchronizované taktové impulzy se objevují na výstupu 16 synchronizační jednotky 3 a přicházejí na počítací vstupy čítače 7 měřícího ' cyklu a čítače 9 časových intervalů. Synchronizované kódové impulzy, které odpovídají kladné změně teploty jsou z výstupu 17 synchronizační jednotky 3 vedeny na přičítací vstupy čítače 6 prahových hodnot a reversibilního čítače . 4. Synchronizované kódové impulzy, které odpovídají záporné změně - teploty, jsou z výstupu 18 synchronizační jednotky 3 vedeny na odčítací vstupy čítače 6 prahových hodnot a reversibilního čítače 4. V reversibilním čítači 4 vzniká paralelní kód okamžité teploty kovu. Čítač 6 prahových hodnot provádí selekci okamžitých změn teploty a je konstruován tak, že na - jeho přeplňovacích výstupech 20 a 21 se impulzy objeví vždy, když na jeho vstupy přijde takový počet kódových impulzů, který odpovídá prahové hodnotě + εθ, to jest, když na přeplňovacích výstupech 20 a 21 čítače 6 prahových hodnot se objeví impulzy odpovídající určité kladné a záporné změně teploty kovu. Tyto impulzy jsou vedeny na vstupy pro nulování čítače 9 časových intervalů a na řídící vstupy přídavného registru 8, popřípadě hlavního registru 5. Impulzy, které odpovídají záporné změně teploty, jsou z přeplňovacího výstupu 21 vedeny na počítací - vstup čítače 10 přírůstku teploty. Před počátkem každého měřícího cyklu je čítač 7 měřícího cyklu vynulován, takže v průběhu ochlazování kovu nebo slitiny je jeho obsah úměrný době uplynulé od počátku cyklu měření teploty. Jakmile - na řídící vstupy přídavného registru 8 a hlavního - registru 5 přijde z přeplňovacího výstupu 20 nebo 21 čítače 6 prahových hodnot další impulz, je do hlavního registru 5 zapsán z informačního výstupu 22 čítače 7 měřícího cyklu kód, který je úměrný času uplynulému od počátku procesu -ochlazování až do okamžiku naplnění čítače 6 prahových hodnot. Podobně je do hlavního registru 5 z informačního výstupu 19 reversibilního čítače 4 zapsán kód, který je úměrný teplotě kovu v okamžiku naplnění čítače 6 prahových hodnot.

Z informačního výstupu 23 přídavného registru 8 přichází na vstup selektoru 11 znaků termického jevu nepřetržitě kód, - který je úměrný době uplynulé od počátku měřícího cyklu. Z - informačního výstupu 26 hlavního registru 5 - přichází na další vstup selektoru 11 průběžně - kód, který je úměrný ' okamžité teplotě chladnoucího kovu nebo slitiny.

Čítač - 10 přírůstku teploty umožňuje stanovení změny teploty vůči nejvyšší teplotě Tmax, (obr. 7), která byla v průběhu cyklu měření teploty zjištěna. Před počátkem cyklu měření teploty je čítač 10 přírůstku - teploty (obr. 6) vynulován. V -úseku O—A (obr. 7) ochlazovací křivky, -který odpovídá kladné změně teploty, se impulzy objevují jen na přeplňovacím výstupu 20 čítače 6 prahových hodnot (obr. 6). V důsledku toho nepřicházejí impulzy na počítací vstup čítače 10 přírůstku teploty, takže tento zůstává ve svém výchozím stavu.

V úseku A—B (obr. - 7), který odpovídá záporné změně teploty, přicházejí impulzy z přeplňovacího - výstupu 21 čítače 6 prahových hodnot na počítací vstup čítače 10 přírůstku teploty. V - důsledku toho se v tomto čítači 10 vytváří kód, který je úměrný záporné změně - teploty chladnoucího kovu nebo slitiny vůči nejnižší teplotě Tmax ochlazovací křivky.

Informace z informačního výstupu 25 čítače 10 přírůstku teploty přichází průběžně na vstup selektoru 11 znaků termického jevu fázového přechodu.

Čítač 9 časových intervalů umožňuje zjištění časového intervalu mezi dvěma po sobě nássedujícími okamžiky, kdy okamžitá změna teploty dosáhla dané hodnoty εο· Každý impulz, který - se na přeplňovacích výstupech 20 - a 21 čítače 6 prahových hodnot objeví, uvede čítač 9 časových - intervalů ve výchozí stav, načež čítač 9 - časových intervalů - opět začne měřit čas, což provádí -počítáním taktových impulzů. Informace z informačního výstupu 24 čítače 9 časových intervalů se průběžně přivádí na vstup selektoru 11 znaků termického - jevu - fázového přechodu.

Tímto způsobem je v průběhu ochlazování kovu nebo slitiny na vstupy selektoru 11 znaků termického jevu fázového přechodu průběžně přiváděna informace o teplotě T kovu nebo ssitiny o změně teploty ΔΤ, kovu - nebo slitiny o době, která uplynula od počátku cyklu měření teploty a o velikosti - ' časového intervalu τ^χ, který- uplynul od předchozího okamžiku, kdy změna teploty dosáhla dané hodnoty. Informace o hodnotách T, AT a t při tom - se mění jen v okamžicích, kdy změna teploty dosáhne danou hodnotu εβ.

Seí^í^e^tor 11 znaků termického jevu fázového přechodu je zapojen tak, že se na jeho výstupu 27 objeví řídící - signál jen tehdy, když časový interval τ^χ, určený čítačem 9 časových - intervalů je roven prahové hodnotě τθ trvání prodlevy teploty. Prahová hodnota T0 při tom podle rovnice (1) závisí na hodnotách T, ΔΤ, a t.

V průběhu ochlazování kovu nebo slitiny až do výstupu prodlevy teploty (úseky O—A a A—B ochlazovací křivky (v obr, 7) je * čítač 9 časových intervalů čítačem 6 prahových hodnot udržován stále ve výchozím stavu, takže obsah čítače 9 časových intervalů nedosáhne hodnoty, která by byla rovna prahové hodnotě τβ trvání prodlevy teploty. V důsledku toho se v průběhu této etapy procesu ochlazování nevytváří na * výstupu * selektoru 11 znaků * termického jevu fázového přechodu žádný řídící signál. Jestliže se v průběhu ochlazování vyskytne prodleva teploty, při níž kladná i záporná změna teploty nepřesáhně hodnotu ερ, k přeplnění čítače 6 prahových hodnot nedojde. Jestliže je při tom trvání τ prodlevy teploty takové, že obsah čítače 9 časových intervalů dosáhne hodnoty, která je rovna prahové hodnotě το trvání prodlevy teploty vypočtené pro okamžik výskytu prodlevy teploty z parametrů T, AT a t, objeví se na výstupu 27 selektoru 11 znaků * termického * jevu fázového přechodu řídící signál. Tento * signál je veden na blokovací vstupy čítače 6 prahových hodnot a čítače 9 časových intervalů. Tímto způsobem je vyloučena možnost změny informiace v čítači 9 a 10 i v hlavním registru 5 a přídavném * registru 8. Řídící signál na výstupu 27 selektoru 11 znaků termického jevu fázového přechodu zůstane v důsledku toho zachován až do následujícího měřicího cyklu. Objevení tohoto řídícího signálu indikuje rozhodnutí o výskytu termického· jevu fázového přechodu. Informace nacházející se v hlavním registru 5 po vzniku tohoto řídícího signálu představuje kód kapalného· kovu nebo slitiny. Tato informace může být přímo přenesena do řídícího počítače, číslicové tiskárny a podobně, kde může být * použita ke stanoveni vlastností kovů nebo slitiny, například ke stanovení uhlíku.

V zájmu objasnění činnosti * převodníku 1 teplota-impulzní kód znázorněného na obr. 8 jsou na obr. 9 a 10 znázorněny časové diagramy průběhu signálů.

Běžec 35 automatického potenciometru 36 (obr. 8) se pohybuje paralelně * s posuvem držáku 34 v převodníku 1. Světelný tok ze zdroje 33 světla dopadající na fotodiódy 31 a 32 je při tom modulován poli 29 a 30 počítacího stupně 28.

Signály z fotodiód 31 a 32 přicházejí na vstupy příslušných Schmittových plochých obvodů 37 a 38.

Při posuvu běžce 35 automatického potenciometru 36 směrem zleva do prava je signál fotodiódy *31 (obr. 9a) za signálem z fotodiody 32 (obr. 9b) zpožděn o čtvrtinu periody. V tomto případě je signál *(obr. 9c) na * jedničkovém výstupu jakož i signál *(obr. 9b) na nulovém výstupu Schmittova klopného 37 (obr. 8) zpožděn o čtvrtinu periody za signálem (obr. 9e) * na * jedničkovém výstupu popřípadě za signálem (obr. 9f) na nulovém výstupu Schmittova klopného obvodu 38 (obr 8).

V tvarovači 39 impulzů jsou generovány impulzy (obr. 9b) při kladné hraně signálu (obr. 9e) přicházejícího z jedničkového výstupu Schmittova klopného obvodu 38 (obr.

8). Ve tvarovači 40 impulzů jsou impulzy (obr. 9h) generovány při kladné hraně signálu (v obr. 9f) přiváděného z nulového výstupu Schmittova klopného obvodu * 37 (obr. 8).

Z výstupu 39 impulzů (obr. 8) jsou impulzy (obr. 9g) vedeny na impulzový * vstup * hradla 41. Impulzy (obr. 9h), objevující se na výstupu tvarovače 40 * impulzů (obr. 8) * jsou vedeny na impulzový * vstup hradla 42. * Signály (obr. * 9d) z nulového výstupu Schmittova klopného obvodu 37 (o-br. 8) jsou vedeny na řídící vstupy hradel 41 a 42. Jak je patrné z časových diagramů (obr. 9) je hradlo 41 v okamžicích příchodu signálu na jeho impulzový vstup zablokováno, neboť na jeho řídícím vstupu je blokovací * signál z * nulového * výstupu Schmittova klopného obvodu 37. V okamžicích * příchodu signálu na impulzový * vstup hradla * 42 je toto * otevřeno, protože na jeho * řídícím * vstupu je uvolňovací signál *z nulového výstupu Schmittova klopného obvodu 37.

V důsledku toho se * na výstupu hradla 41 (obr. 8) při pohybu běžce 35 automatického potenciometru 36 (obr. 8) směrem zleva do prava neobjevují žádné signály (obr. 9i). Signály (obr. 9j) na výstupu hradla 42 (obr. 8) představují kódové impulzy převodníku 1, které na ochlazovací křivce odpovídají kladné změně teploty.

Při * posuvu běžce 35 automatického potenciometru 36 (obr. 8) * směrem zprava do leva předbíhá signál (obr. 10a) fotodiody 31 (obr. 8) o čvrt periody *signál (dbr. 10ib) fotodiody 32 (obr. 8). Při příchodu impulzů (obr. lOg) z tvarovače 39 impulzů (obr. * 8) na impulzový vstup hradla 41 přicházejí v důsledku toho na řídící vstup hradla 41 uvolňovací signály (obr. lOd) z nulového * výstupu Schmittova klopného obvodu 37 * (obr. 8). V okamžicích, ve kterých jsou *na impulzový vstup hradla 42 přiváděny impulzy (obr. lOh) z tvarovače 40 impulzů (obr. 8), přicházejí na řídící vstup hradla 42 z * nulového * * výstupu Schmittova klopného obvodu 37 (obr. 8) blokovací signály (obr. lOd).

V důsledku toho se * při posuvu běžce 35 automatického* potenciometru 36 (obr. 8) neobjevují žádné signály (obr; lOj). Signály * (obr. lOi) na výstupu hradla 41 * (obr. * 8) představují kódové impulzy * převodníku 1, které * na ochlazovací křivce odpovídají záporné * změně teploty.

Časové diagramy * znázorněné na obr. 12 slouží k * objasnění činnosti synchronizační jednotky 3, znázorněné na obr. 11.

Po příchodu taktových impulzů (obr. 12a) z generátoru 2 taktových impulzů (obr. 6) na * počítací vstup klopného obvodu 46 (obr. 11) v rozdělovači 43 taktových * impulzů mění tento klopný obvod 46 svůj stav. Z jedničkového výstupu (obr. 12c)) a * z nulového výstupu (obr. 12b) klopného obvodu * 46 (obr. 11) jsou signály vedeny na příslušné řídící vstupy hradel 47 a 48. Na impulzové vstupy těchto hradel 47 a 48 jsou z generátoru * 2 taktových impulzů * (obr. 6) * přiváděny taktové * impulzy (obr. 12a). V důsledku toho vznikají na výstupech zmíněných hradel 47 a 48 dva sledy impulzů, které jsou vůči sobě časově posunuty. Na výstupu hradla 47 (obr. 11) se při tom objevují synchronizované taktové impulzy (obr. 12d) a na výstupu hradla 48 (obr. 11) se objevují synchronizační taktové impulzy (obr. 12e).

Kmitočet fi synchronizovaných taktových impulzů je roven kmitočtu synchronizačních taktových impulzů a jeho hodnota je dána vztahem fi = f₂ = 'I fo (2)

Symbol f₀ zde označuje kmitočet impulzů, které vycházejí z výstupu 15 (obr. 6) generátoru 2 taktových impulzů.

Synchronizované taktové impulzy se objevují na výstupu 16 synchronizační jednotky 3.

Synchronizační taktové impulzy jsou vedeny na vstupy součinového hradla 53 (obr. 11) a hradla 55 v synchronizačním bloku 44 a dále na vstupy součinového hradla 54 a hradla 56 v synchronizačním bloku 45. Na počátku jsou všechny klopné obvody 49, 50, 51 a 52 nastaveny neznázorněným tlačítkem pro výchozí nastavení, do nulového stavu. Jakmile z výstupu převodníku 1 teplota-impulzní kód (obr. 6) přijde kodový impulz (obr. 12f) odpovídající na ochlazovací křivce kladné změně teploty, je klopný obvod 49 (obr. 11) překlopen do jedničkového stavu) (obr. 12g). Po změně stavu klopného obvodu 49 (obr. 11) v okamžiku příchodu následujícího synchronizačního taktového impulzu vznikne na výstupu součinového hradla 53 impulz (obr. 12h). Tento impulz uvede vyrovnávací klopný obvod 51 (obr. 11) do jedničkového stavu (obr. 12j), v důsledku čehož se hradlo 55 (obr. 11) otevře. V okamžiku příchodu dalšího synchronizačního taktového impulzu (obr. 12e, i) se na výstupu hradla 55 (obr. 11) objeví synchronizovaný kódový impulz (obr. 12k) odpovídající na ochlazovací křivce kladné změně teploty. Tento impulz je veden na výstup 17 (obr. 6) synchronizační jednotky 3 a na vstupy klopných obvodů 49 a 51 (obr. 11). Signál (obr. 12i) přivedený z nulového výstupu vyrovnávacího klopného obvodu 51 (obr. 11) na jeden ze vstupů součinového hradla 53 při tom zabraňuje příchodu impulzu na nulovací vstup vyrovnávacího klopného obvodu 51 v okamžiku příchodu impulzu n.a nastavovací vstup tohoto vyrovnávacího klopného obvodu 51. Vzniklý synchronizovaný kódový impulz uvede klopné obvody 49 a 51 do nulového stavu a připraví tak synchronizační blok 44 к příjmu dalšího kódového impulzu.

Při činnosti synchronizačního bloku 44 může dojít к tomu, že kódový impulz a synchronizační taktový impulz se Časově částečně překrývají. To může vést ke vzniku neplnohodnotného impulzu 59 (obr. 12h) na výstupu součinového hradla 53 (obr. 11), například ke vzniku impulzu o nedostatečné délce nebo o nedostatečné amplitudě. V pří padě vzniku tohoto neplnohodnotného impulzu 59 může vyrovnávací klopný obvod 51 zůstat v nulovém stavu, dokud se na vstupu součinového hradla 53 neobjeví další synchronizační taktový impulz. Protože se stav klopného obvodu po příchodu dalšího synchronizačního taktového impulzu již nemůže dále měnit, vznikne na výstupu součinového hradla 53 v tomto okamžiku další plnohodnotný impulz 60 (obr. 12h). Tento impulz 60 uvede vyrovnávací klopný obvod 51 do jedničkového stavu. Při příchodu dalšího synchronizačního taktového impulzu (obr. 12e) se na výstupu hradla 55 objeví synchronizovaný kódový impulz (obr. 12k), který projde na výstup 17 (obr. 6) synchronizační jednotky 3 a uvede klopné obvody 49 a 51 (obr. 11) do nulového stavu.

Podobně vznikají na výstupu hradla 56 synchronizační hodnoty 45 synchronizované kódové impulzy, které na ochlazovací křivce odpovídají zákonné změně teploty. Tyto impulzy jsou. vyváděny na výstup 18 (obr. 6) synchronizační jednotky 3.

Časové překrývání impulzů, ktoré se objevují ná výstupech hradel 55 a 56 (obr. 11), s impulzy přicházejícími z výstupu hradla 48 rozdělovače 43 taktových impulzů tak zajišťuje časové rozlišení synchronizovaných taktových impulzů a synchronizovaných kódových impulzů.

Aby synchronizační jednotka 3 pracovala spolehlivě musí být kmitočet f₂ synchronizačních taktových impulzů dvakrát až třikrát vyšší než nejvyšší kmitočet f_3max kódových impulzů, které přicházejí z výstupu převodníku 1 teplota-impulzní kód (obr. 6), tedy f₂>3f_3max (3)

Kmitočet impulzů na výstupu generátoru 2 taktových impulzů musí proto být f₀ = 2 f₂ > 6 f₃ (4)

Činnost selektoru 11 znaků termického jevu fázového přechodu, který je znázorněn na obr. 13, je následující:

V průběhu ochlazování kovů nebo slitiny přicházejí kódové kombinace z informačních výstupů (řádových výstupů) hlavního registru 5 a přídavného registru 8 a čítače 9 časových intervalů a čítače 10 Přírůstku teploty na vstupy dešifrátoru 57 přijde libovolná kódová kombinace parametru T, ΔΤ a t a r^x, která vyhovuje rovnici (1), objeví se na jednom z výstupů dešifrátoru 57 signál, který přes součtové hradlo 58 projde na výstup 27 selektoru 11.

Využití všech hlavních parametrů procesu ochlazování kovů a slitin umožňuje rozlišit prodlevy teploty vyvolané termickým, jevem a prodlevy teploty vyvolané pseudotermickým jevem dokonce i v takových případech, když tyto prodlevy teploty jsou stejně dlouhé, což ve svém důsledku podstatně zvyšuje spolehlivost stanovení termického jevu fázového přechodu.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Zařízení pro stanovení termického jevu fázového přechodu kovů a slitin při jejich ochlazování, které obsahuje převodník signálu, odpovídajícího průběžné teplotě na teplota-impulzní kód, generátor taktových impulzů, synchronizační jednotku, na jejíž vstupy jsou připojeny výstupy převodníku signálu, odpovídajícího průběžné teplotě a výstup generátoru taktových impulzů, reversibilní čítač a čítač prahových hodnot, jejichž přičítací a odčítací vstupy jsou spojeny s prvním a druhým výstupem synchronizační jednotky, čítač časových intervalů, jehož počítací vstup je připojen na třetí výstup synchronizační jednotky a jehož výstupy pro zpětné nastavení jsou připojeny na přeplňovací výstupy čítače prahových hodnot, hlavní registr, jehož informační vstup je spojen s informačním výstupem reversibilního čítače, čítač měřícího cyklu, jehož počítací vstup je spojen se třetím výstupem synchronizační θ

   VYNÁLEZU jednotky, vyznačující se tím, že má přídavný registr (8), jehož imformační vstup je připojen na informační výstup (22) čítače (7) měřícího cyklu a jehož řídící vstupy jsou připojeny к přeplňovacím výstupům (20 a 21) čítače (6) prahových hodnot, čítač (10) přírůstku teploty, jehož počítací vstup je připojen к přeplňovacímu výstupu (21) čítače (6) prahových hodnot a selektor (11) znaků termického jevu fázového přechodu, jehož vstupy jsou připojeny к informačním výstupům (23 až 26) hlavního registru (5) a čítače (10) přírůstku teploty, přídavného registru (8) a čítače (9) časových intervalů, přičemž výstup selektoru (11) znaků termického jevu fázového přechodu je spojen s blokovacím vstupem počítání čítače (6) prahových hodnot a čítače (9) časových intervalů, zatím co řídící vstupy hlavního registru (5) jsou připojeny na výstupy (20 a 21) čítače (6) prahových hodnot.