Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ С ВЫБОРОЧНОЙ ПЕРЕЗАПИСЬЮ
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ С ВЫБОРОЧНОЙ ПЕРЕЗАПИСЬЮ

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ С ВЫБОРОЧНОЙ ПЕРЕЗАПИСЬЮ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Применение: способ и устройство регистрации сигналов с выборочной перезаписью информации относятся к измерительной технике и могут быть использованы в различных областях науки, техники и производства для регистрации разнообразных процессов, при проведении испытаний, при неразрушающем контроле изделий, в частности при контроле качеств железнодорожных рельсов магнитными и ультразвуковыми методами с помощью вагоно-дефектоскопов. Сущность изобретения: задача повышения качества регистрации и расшифровка информации при одновременной экономии носителя с визуальным представлением сигналов достигается путем непрерывной записи измерительных сигналов на магнитный носитель, параллельного анализа их по заданным критериям и автоматической выборочной перезаписи информационных фрагментов на носитель с визуальным представлением сигналов, причем, с целью исключения потери информации, включение протяжки носителя с визуальным представлением осуществляют с соответствующим опережением, а выключение - с запаздыванием относительно момента появления фрагмента. Автоматическое включение регистратора с визуальным представлением сигналов (самописца) при появлении информационных фрагментов осуществляется путем включения между входом магнитографа и управляющим входом самописца последовательно соединенных блока первичной обработки и блока формирования сигналов включения, а выбор режима анализа сигналов осуществляют с помощью переключателей и дополнительного блока воспроизведения. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2029389
Класс(ы) патента: G11B27/029, G11B5/86
Номер заявки: 5043250/10
Дата подачи заявки: 06.05.1992
Дата публикации: 20.02.1995
Заявитель(и): Марков Анатолий Аркадьевич; Миронов Федор Сергеевич; Разорвин Владимир Евгеньевич
Автор(ы): Марков Анатолий Аркадьевич; Миронов Федор Сергеевич; Разорвин Владимир Евгеньевич
Патентообладатель(и): Марков Анатолий Аркадьевич; Миронов Федор Сергеевич; Разорвин Владимир Евгеньевич
Описание изобретения: Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано в различных областях науки, техники и производства для регистрации разнообразных процессов, при проведении испытаний, при неразрушающем контроле длинномерных изделий, в частности, при контроле качества железнодорожных рельсов магнитными и ультразвуковыми методами с помощью дефектоскопической аппаратуры, смонтированной на вагонах-дефектоскопах.
Сущность изобретения раскрывается на примере его реализации в области скоростного контроля качества эксплуатирующихся рельсов неразрушающими методами.
При неразрушающем контроле длинномерных изделий с большими (до 25 м/c) cкоростями сканирования сигналы, принимаемые в процессе контроля, регистрируют на определенный носитель информации. После анализа зафиксированной дефектограммы по определенным критериям принимают решение о качестве проконтролированного изделия, о наличии в нем дефектов, их координатах и основных характеристиках. Из-за отсутствия эффективно работающих формализованных признаков сигналов от дефектов, функции расшифровки дефектограмм и принятия решения о качестве проконтролированного изделия в большинстве случаев не удается передать логической или автоматизированной системе. Поэтому при контроле ответственных изделий расшифровку дефектограмм выполняет опытный оператор путем визуального анализа. При этом выделение полезных сигналов он осуществляет на основе сопоставления наблюдаемого изображения с образцами интуитивной памяти, полученными в результате прошлого опыта, когда сигналы в виде набора нормализованных импульсов (при ультразвуковом контроле) или выбросов амплитуды колебательного процесса (при магнитодинамическом контроле) воспринимались как сигнал от дефекта и подтверждались при натурном осмотре участка изделия.
В связи с этим в процессе сканирования сигналы контроля непрерывно записывают на открытый носитель информации (бумажная лента, термо- или фотобумага) или перезаписывают на них с магнитной ленты. При этом масштаб записи (перезаписи) на носитель визуальной информации выбирают, исходя из удовлетворения двух взаимопротиворечащих условий. С одной стороны, масштаб должен быть достаточно большим, чтобы оператору удобно было выполнить расшифровку, рассматривая и анализируя характерные особенности сигналов от выявляемых дефектов. С другой стороны, выбранный масштаб должен обеспечить экономное расходование носителя.
Несмотря на то, что появление сигнала о дефекте - событие редкое, непрерывная (сплошная) регистрация всех сигналов, принимаемых в процессе сканирования, необходима для правильной расшифровки осциллограмм. При контроле с большими скоростями сканирования условия приема сигналов непрерывно претерпевают различные изменения: из-за изменения загрязненности поверхности катания рельсов меняются акустический контакт, тип рельса и структура металла, степень коородинирования подошвы рельса и т.п. При этом оператор принимает решение о наличии дефектов в контролируемом изделии не только по величине абсолютного значения параметров сигналов от дефекта, но и по сопоставлению этих параметров с аналогичными параметрами сигналов от ближайших конструктивных элементов изделия (для рельсов - стыки, болтовые отверстия, донный сигнал и т.п.). Кроме того, сигналы от стыков используют при привязке сигналов от дефектов к контролируемому участку пути, отсчитывая координату дефекта по длине рельса от ближайшего стыка, так как местоположение последнего известно или может быть определено известными способами с достаточной точностью.
Непрерывная регистрация сигналов необходима также для дальнейшего совершенствования критериев обнаружения дефектов, так как при выявлении дефектов осуществляют вторичный анализ осциллограмм, полученных при предыдущих контрольных проездах по данному участку, и устанавливают особенности сигналов от потенциальных дефектов на ранней стадии их развития, когда их параметры еще не превышали порогового уровня. Повторное воспроизведение зарегистрированных сигналов требуется и при установлении причин возникновения аварийных ситуаций - изломов рельсов под проходящими поездами.
Таким образом способ и устройство регистрации сигналов дефектоскопии длинномерных объектов, в частности рельсов, при больших скоростях сканирования должны обеспечивать непрерывную регистрацию большого массива информации в процессе сканирования, длящегося до нескольких часов; максимально подробную регистрацию фрагментов с сигналами от дефектов; представление информации сигналов от дефектов в визуальной форме; возможность повторного анализа информации по истечении значительного периода времени (до одного месяца и более); экономную трату носителей информации.
Последнее требование весьма важно, так как при месячной норме магнитного вагона-дефектоскопа 3000 км проконтролированного пути и принятых масштабах записи 1:100, 1:200 регистратором, установленным только на одном вагоне-дефектоскопе, расходуется до 30000 м специальной бумажной ленты в месяц. В настоящее время на сети дорог эксплуатируются около 100 магнитных и 10 ультразвуковых вагонов-дефектоскопов.
Существующие способы и устройства регистрации дефектоскопической информации только частично удовлетворяют предъявляемым требованиям. Масштаб записи выбирают на основе компромисного решения, что снижает достоверность расшифровки дефектограмм и надежность контроля. Кроме того, необходимость просмотра и анализа большого объема дефектограмм, где только на отдельных относительно небольших участках возможно появление сигналов от дефектов, обуславливает быстрое утомление оператора и пропуск искомых дефектов. Сигналы от дефектов при рабочих скоростях вагонов-дефектоскопов 40-60 км/ч, имеющие длительность единицы и доли миллисекунд ((0,3-5)˙10-3 с), фиксируются на очень коротких участках осциллограмм (доли мм) и не могут быть представлены в удобном для расшифровки виде.
Известны способ и устройство регистрации сигналов магнитного вагона-дефектоскопа (электрографический регистратор типа ДГЭ), осуществляющие регистрацию сигналов магнитодинамического контроля на бумажную ленту [1]. Масштаб записи в этом регистраторе с учетом указанных выше причин устанавливается равным 1:100 или 1:200. В ходе непрерывной записи сигналов сплошного контроля импульсы от дефектов, дающих магнитный отклик по длине рельса 20-40 мм, на бумажной ленте имеют протяженность всего 0,2-0,4 мм. Вследствие этого при расшифровке сигналы от дефектов могут быть пропущены оператором на фоне различных помех и шумов от шпальных подкладок. В результате известное устройство обеспечивает низкую достоверность и надежность контроля (обнаруживаются 1-2 дефекта в месяц на указанный объем контроля). Кроме того, устройство требует большого расхода бумажной ленты.
Известен регистратор ультразвукового вагона-дефектоскопа. Выходные сигналы каналов дефектоскопа непрерывно в определенном масштабе (1:100) и синхронно со скоростью движения вагона фиксируются на специальной бумажной ленте регистрирующего устройства [2]. Наиболее совершенный регистратор типа УРЭ-1206, основанный на электростатическом принципе, обеспечивает получение изображений нормализованных по амплитуде и длительности эхо-сигналов от дефектов, имеющих, в основном, условную протяженность - 30-50 мм, в масштабе 1:100, и также не обеспечивает необходимую достоверность контроля [4].
Известен способ регистрации сигналов дефектоскопа, заключающийся в преобразовании выборок мгновенных значений аналогового сигнала дефектоскопа в цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), их запоминании в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) и последующей выдачи через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) на вход быстродействующего самопишущего прибора (БСП) [3]. Устройство, реализующее данный способ, кроме АЦП, ОЗУ, ЦАП и БСП, содержит как минимум блок управления, обычно выполняемый в виде микропроцессорной структуры (см. также проспект фирмы Западной Германии Karl DEUTSCH на переносную модульную ультразвуковую систему контроля "Эхограф 1030" на базе микропроцессорной техники. Проспект Р 1030, 1986).
Недостатком известного способа является большая сложность устройства, реализующего этот способ, его высокая стоимость и малый объем памяти ОЗУ, не позволяющий применять его при контроле изделий большой протяженности. Кроме того, в процессе запоминания и регистрации сигнал претерпевает двухкратное преобразование: с аналоговой формы в цифровую и с цифровой в аналоговую. Амплитудная и временная дискретизация сигнала при этом производится с определенной погрешностью, что в конечном счете неизбежно приводит к искажению первоначального вида сигнала.
Известны способ регистрации сигналов дефектоскопа и устройство для его реализации, заключающиеся в том, что в процессе сканирования контролируемого изделия осуществляют непрерывную запись предварительно преобразованных сигналов на магнитный носитель информации и впоследствии производят перезапись зарегистрированных сигналов на носитель с визуальным представлением информации для их последующего анализа [5]. Устройство для реализации этого способа содержит последовательно соединенные канальные регистратор на магнитный носитель, блок первичной обработки и регистратор на носитель с визуальным представлением информации. Данные способ регистрации и устройство для его реализации наиболее близки к предлагаемому изобретению и приняты за прототип.
Недостатки способа и устройства, принятых за прототип, следующие.
Низкая производительность и достоверность контроля, вызванные необходимостью перезаписи на носитель с визуальным представлением всей информации, зарегистрированной на магнитной ленте, так как способом не предусмотрены и в устройстве отсутствуют соответствующие узлы, позволяющие осуществлять предварительный анализ сигналов с целью выбора информативных фрагментов. В связи с этим оператор вынужден просматривать весь объем зарегистрированной информации, что приводит к его быстрому утомлению и может привести к пропуску сигналов от дефекта.
Неэкономное расходование носителя с визуальным представлением информации. С целью подробного анализа возможных сигналов от дефектов скорость протяжки указанного носителя должна быть достаточно большой. При этом возможен детальный анализ сигнала, но требуется большой объем носителя. Выбор масштаба перезаписи, исходя из компромисных условий, приводит к снижению достоверности контроля.
Отсутствие предварительной автоматической селекции информационных фрагментов от участков записи с явными помехами и без какой-либо информации.
Потеря начальной части информационного фрагмента при выборочной перезаписи сигналов с магнитного носителя на визуальный путем наблюдения процесса с помощью осциллографа и последовательного ручного включения регистратора на носитель с визуальным представлением.
Таким образом, способ и устройство регистрации сигналов с выборочной перезаписью, принятые за прототип, обладают низким качеством регистрации и не обеспечивают достоверную расшифровку информации, обладают низкой производительностью и требуют расхода большого объема носителя с визуальным представлением сигналов.
Цель изобретения - повышение качества регистрации и расшифровки сигналов и обеспечение при выборочной перезаписи информации экономии носителя с визуальным представлением.
Цель достигается тем, что осуществляют непрерывную запись и воспроизведение сигналов с магнитного носителя с помощью регистратора, в котором записывающая и воспроизводящая головки расположены последовательно, на определенном расстоянии друг от друга вдоль направления движения магнитного носителя, производят выборочную перезапись сигналов на носитель с визуальным представлением, дополнительно, не прерывая процесс регистрации информации на магнитный носитель, в интервале времени протяжки магнитного носителя от записывающей головки к воспроизводящей осуществляют предварительный анализ сигналов по заданным критериям и по результатам этого анализа производят автоматическую перезапись, причем, с целью исключения потери информации выбранного фрагмента, перезапись начинают с опережением, а завершают - с задержкой относительно момента воспроизведения выбранного фрагмента, а масштаб записи на носитель с визуальным представлением выбирают исходя из обеспечения необходимой достоверности и удобства представления сигнала в визуальной форме и меняют синхронно с темпом поступления информации. При повторном анализе записанной на магнитный носитель информации предварительный анализ по заданным критериям осуществляют по сигналам, получаемым с записывающей головки, используемой в данном случае в качестве воспроизводящей.
Поставленная задача при реализации этого способа достигается тем, что в устройство регистрации сигналов с выборочной перезаписью, содержащее последовательно соединенные N-канальный регистратор на магнитный носитель и N-канальный регистратор на носитель с визуальным представлением информации (самописец), дополнительно включены между входом магнитного регистратора (магнитографа) и управляющим входом самописца последовательно соединенные первый переключатель, блок первичной обработки сигналов и блок формирования сигналов включения, между выходом одного из каналов магнитографа и соответствующим входом самописца включен формирователь кода координат, причем второй вход последнего соединен с вторым выходом блока формирования сигнала включения самописца, к выходу этого же канала магнитографа подключен блок управления скоростью,выход которого соединен с входом управления скоростью протяжки носителя информации самописца. В магнитографе, состоящем из последовательно соединенных N блоков записи, N головок записи, магнитного носителя (ленты) с N дорожками, N головок воспроизведения и N блоков воспроизведения между одним (или несколькими, до N-1) блоком записи и соответствующей(щими) головкой(ами) записи дополнительно включен второй переключатель, между вторым входом которого и вторым входом первого переключателя дополнительно включен один (или несколько, до N-1) блок воспроизведения.
Новыми в заявляемом техническом решении являются использование новых операций и приемов и новых чередований известных операций (предварительный анализ сигналов по заданным критериям, автоматическое включение протяжки носителя с визуальным представлением информации для выборочной перезаписи, сохранение на этом носителе всей выбранной информации, анализ сигналов параллельно с записью информации на магнитный носитель или параллельно с воспроизведением сигналов с этого носителя), а также наличие новых элементов (двух переключателей, дополнительного блока воспроизведения, блока первичной обработки сигналов и блока формирования сигнала включения, формирователя кода координат, блока управления скоростью) и соответствующих связей по сравнению с указанным прототипом, что позволило повысить качество записи, достоверность и производительность расшифровки информации, обеспечить экономное расходование носителя информации.
Известен, например, способ регистрации сигналов дефектоскопа на магнитный носитель с последующим просмотром оператором сигналов с помощью электронного осциллографа и перезаписи наиболее интересных фрагментов на бумажный носитель (см. например, с. 39 книги: Контроль рельсов. Под ред. Зароченцова Г.В. М.: Транспорт, 1986). Однако известный способ обладает низкой производительностью и достоверностью расшифровки, так как возможен пропуск оператором фрагментов сигналов, удовлетворяющих задаваемым критериям, как во время обратного хода луча электронного осциллографа, так и вследствие быстрой утомляемости.
Известны устройства поиска информации на магнитном носителе (см. а.с. N 1150654, кл. G 11 B 15/20 и а.с. N 1365121, кл. G 11 B 15/06), обеспечивающие повышение точности поиска за счет кодирования фонограмм. Однако известные устройства не обеспечивают автоматического переноса информационного фрагмента фонограммы на носитель с визуальным представлением информации и требуют предварительного кодирования.
Регистрирующие устройства ультразвукового дефектоскопа (а.с. N 1295335, N 901898) также не позволяют получать одновременно непрерывную запись всей информации контроля и выборочное представление наиболее информативных фрагментов в ином, более крупном масштабе, на бумажном носителе и не могут быть применены для регистрации сигналов дефектоскопии длинномерных изделий, в частности рельсов, с помощью скоростных средств контроля.
На основании проведенного анализа известных технических решений и заявляемых способа и устройства можно сделать следующие выводы.
При рассмотрении известных технических решений не обнаружено использование отличительных признаков для целей повышения производительности и достоверности контроля и экономии носителя информации путем автоматической видимой записи только информации от дефектов и сохранения всей текущей информации контроля на другом носителе.
Технические свойства всей совокупности признаков заявляемого решения являются новыми по отношению к сумме свойств отличительных элементов и операций, проявляющихся в известных технических решениях.
Приведенный сравнительный анализ позволяет авторам сделать вывод о том, что заявляемые способ и устройство регистрации сигналов соответствуют изобретательскому уровню.
На фиг. 1 представлена блок-схема регистратора сигналов, выполняющего операции и приемы заявляемого способа и содержащего новые элементы; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие формирование сигнала включения протяжки самописца и представление информационного фрагмента на носителе в наглядном виде; на фиг.3 - временные диаграммы, демонстрирующие получаемый эффект от предлагаемого решения; на фиг.4, 5 - осциллограммы записи реальных сигналов скоростного контроля рельсов ультразвуковым методом в Ленинградском метрополитене при обычном способе записи (фиг.4) и при применении предлагаемого решения (фиг.5).
Регистратор сигналов, реализующий способ, содержит последовательно соединенные N-канальные (N = 2, 3, 4...) регистратор 1 на магнитный носитель и регистратор 2 на носитель с визуальным представлением информации, причем магнитный регистратор 1 состоит из последовательно соединенных идентичных N блоков 3 записи, N головок 4 записи, магнитного носителя (ленты) 5 с N дорожками записи, N головок 6 воспроизведения, N блоков 7 воспроизведения, дополнительного второго переключателя 8, включенного между выходом блока 3 записи и головкой 4 записи, дополнительных последовательно соединенных блока 9 воспроизведения и первого переключателя 10, включенных между вторым входом второго переключателя 8 и входом блока 11 первичной обработки сигналов, причем первый вход первого переключателя 10 соединен с входом соответствующего блока 3 записи, и число переключателей 8 и 10 и дополнительных блоков 9 воспроизведения может быть от одного до N-1 с соответствующим включением в один или несколько до N-1 каналов регистратора 1. Кроме того, регистратор сигналов дефектоскопа содержит блок 12 формирования сигнала включения, включенный между выходом блока 11 и управляющим входом регистратора 2, формирователь 13 кода координат, включенный между выходом блока 7 воспроизведения одного из каналов регистратора 1, не содержащего переключатель 8, и соответствующим входом регистратора 2, причем второй (управляющий) вход формирователя 13 соединен с вторым выходом блока 12, и блок 14 управления скоростью, включенный между этим же выходом регистратора 1 и входом управления скоростью протяжки регистратора 2.
Способ регистрации сигналов с помощью предлагаемого регистратора реализуется следующим образом.
На информационные входы магнитного регистратора 1 (см. фиг.1) подаются сигналы с выхода ультразвукового или магнитодинамического дефектоскопа (на фиг.1 не показаны). Причем регистратор 1 может содержать N идентичных каналов, из которых N-1 каналов используются для записи и воспроизведения дефектоскопической информации (на фиг.1 показан только один канал А), а один канал (канал Б) - для записи информации о координатах дефектов по длине контролируемого изделия.
Регистрируемые сигналы поступают на блоки 3 записи, где происходит их усиление и, в необходимых случаях, например, при частотно-модулированной (ЧМ) записи, преобразование в частотно-импульсную форму с помощью импульсных модуляторов (на фиг. не показаны). ЧМ сигналы из блоков 3 записи через переключатель 8 поступают на головку 4 записи для записи на магнитный носитель (ленту) 5. Сигналы, считываемые головками 6 воспроизведения, после предварительного усиления и их частотной демодуляции в блоках 7 воспроизведения поступают на выходные разъемы магнитного регистратора 1. Причем в магнитном регистраторе головки 4 записи смещены по длине ленты относительно головок 6 воспроизведения на некоторое расстояние, определяемое конструктивными особенностями регистратора 1. В результате сигналы, записываемые на ленту 5, воспроизводятся с некоторой временной задержкой tзад1, величина которой определяется как величиной смещения головок 4 и 6, так и скоростью протяжки лент 5 и, в практических случаях, составляет от десятых долей до единиц секунд (tзад1 ≈ 0,1-5 с). С выходов магнитного регистратора 1 сигналы поступают на сигнальные входы регистратора 2 для записи на носитель с визуальным представлением информации. В качестве такого регистратора, например, могут быть использованы типовые светолучевые осциллографы с регистрацией сигналов на бумаге фотографической регистрирующей УФ, проявляемой с помощью дневного света (через 40-60 с), без химической обработки (см. например, проспект ПО "Виброприбор" Осциллограф светолучевой Н071", 1986, изд. N 1579) или любые известные регистраторы (самописцы) с визуальным представлением информации.
Регистрация сигналов производится при включении протяжки носителя записи, которая в общем случае может быть включена постоянно, а в предлагаемом устройстве управляется блоком 12 формирования сигналов включения путем кратковременной подачи напряжения на управляющий вход регистратора 2 в момент получения сигналов от дефектов.
При реализации предлагаемого способа с помощью устройства регистрации измерительных сигналов осуществляют непрерывную регистрацию сигналов на магнитную ленту и выборочную автоматическую перезапись информационных фрагментов на носитель с визуальным представлением.
Выборочное документирование может производиться в двух режимах: непосредственно в ходе контроля изделий и в режиме повторного анализа при воспроизведении информации с магнитной ленты. В первом режиме переключатели 8 и 10 находятся в положении РВ (режим "реального времени") и сигналы с выхода дефектоскопа поступают параллельно на магнитный регистратор 1 и на блок 11 обработки. Во втором режиме переключатели 8 и 10 находятся в положении ПА (режим "повторного анализа") и сигналы первоначально поступают только на магнитный регистратор 1. При последующем воспроизведении информации на блок обработки сигналы поступают с соответствующей головки 4А записи. При этом путем коммутации переключателями 8 и 10 производится соединение головки 4А записи с дополнительным каналом 9 воспроизведения, выход которого подключается к блоку 11. При этом головка 4А записи выполняет функцию головки предварительного воспроизведения для формирования сигнала запуска. Из-за отличия параметров головки записи от аналогичных параметров типовых головок воспроизведения характеристики блока 9 несколько отличаются от параметров штатных блоков 7 воспроизведения. В блоке 11 по заданному критерию (амплитуда, длительность или крутизна фронта воспроизводимого сигнала) формируется прямоугольный импульс, который подается на вход блока 12 формирования сигнала включения. На фиг.2 показан вариант формирования прямоугольного импульса по амплитудному признаку, когда этот импульс вырабатывается при превышении амплитуды регистрируемого сигнала над заранее заданным пороговым напряжением Uпор.
В блоке 12 происходит формирование сигнала включения регистратора 2 с учетом задержки воспроизводимого сигнала относительно записываемого на магнитную ленту на время tзад1 и с учетом реального времени существования информационной части сигнала. Для исключения потери начальной части информации протяжка носителя регистратора 2 включается после момента появления сигнала от дефекта на головке 4А через время tзад.2, меньшее времени tзад.1 (tзад.2 < tзад.1). Для исключения потери конца информационной части выбранного фрагмента длительность кадра Т, то есть время включения протяжки регистратора 2, выбирается большей длительности существования сигнала (Ткадра > tсигн).
В блоке 12 осуществляется увеличение длительности tсигн импульса, полученного с выхода блока 11, до необходимой величины, равной Т кадра (устанавливается с помощью органа управления Т кадра блока 12). Сформированный импульс с длительностью Т кадра задерживается на величину tзад.2 относительно момента t0 (см. фиг. 2), которая устанавливается с помощью органа управления tзад.2 блока 12. Этот импульс с выхода блока 12 поступает на управляющий вход регистратора 2 и включает протяжку носителя на время действия импульса, т.е. на время Т кадра. На носителе с визуальным представлением информации формируется аналоговое изображение выбранного фрагмента.
Реализация блоков 11 и 12 осуществляется известными радиотехническими средствами. Например, блок 11 состоит из двух компараторов и триггера, который устанавливается в единичное состояние при превышении амплитуды сигнала заданного порога Uпор, и возвращается в исходное состояние (нулевое) при снижении амплитуды регистрируемого сигнала ниже значения Uпор. При этом в блоке может быть предусмотрено устройство, исключающее возврат триггера в нулевое состояние при кратковременном уменьшении амплитуды сигнала ниже порога. Например, если средняя длительность сигналов от дефектов составляет 5-20 мс, то спад амплитуды сигнала на время меньше 3 мс не вызывает срыва работы триггера. В простейшем случае схема блока 12 содержит несколько ждущих мультивибраторов с регулируемыми (с помощью органов управления tзад и Т кадра) длительностями генерируемых импульсов, дифференциальных цепочек, диодных ограничителей и триггера. Схемы блоков 11 и 12 могут быть также реализованы с помощью цифровых микросхем (см. например, книгу: Горошков Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств. М.: Радио и связь, 1989). В связи с тем, что схемные решения блоков 11 и 12 могут быть реализованы различными известными способами и их построение не влияет на существенные отличия и достигаемый эффект предлагаемого технического решения, конкретные варианты этих блоков в материалах заявки не приведены.
Для привязки представленных на визуальном носителе информационных фрагментов к реальным участкам контролируемого изделия параллельно с регистрацией дефектоскопических сигналов на один из каналов магнитного регистратора 1 (на фиг.1 канал Б) регистрируются сигналы координат по длине изделия, например сигналы с датчика пути (для типовых датчиков пути - прямоугольные импульсы, следующие через каждые 50 мм пройденного участка изделия). Эти сигналы с выхода магнитного регистра (канал Б) поступают на формирователь 13 кода координат. Одним из вариантов реализации формирователя 13 является его построение из последовательно соединенных типовых счетчика, регистратора, дешифратора и блока амплитудной модуляции разрядов. При этом в счетчике осуществляется счет отметок датчика пути, а при поступлении управляющего сигнала с блока 11 первичной обработки импульса (например, от заднего фронта прямоугольного импульса, вырабатываемого этим блоком) происходит считывание значений координат по длине контролируемого изделия. Для представления координаты сигнала от дефекта на носителе с визуальным представлением в аналоговой форме производится амплитудная модуляция отметок датчика координат, например, в виде импульсов различной амплитуды разных разрядов числа, характеризующего текущую координату. В связи с тем, что формирователь кода координат с управлением от блока 11 может быть реализован и в другом, известном, варианте, схемное решение этого блока в материалах заявки также не приводится.
Для систем, в которых темп поступления регистрируемой информации меняется в процессе ее записи, предлагаемым способом предусматривается автоматическое изменение масштаба представления выбранных сигналов в визуальной форме. Например, при неразрушающем контроле рельсов с помощью вагонов-дефектоскопов темп поступления информации на вход регистратора 1 зависит от скорости сканирования (скорости движения вагона-дефектоскопа) и может изменяться до 20 раз (при изменении скорости движения от 36 до 70 км/ч). Для сохранения при этом масштаба визуального представления информации постоянным по времени, в способе предусмотрена запись на один из каналов магнитного регистратора сигналов с датчика пройденного пути (канал Б на фиг.1 и сигналы Вых.7 на фиг.2). Эти сигналы с выхода блока 7б воспроизведения регистратора 1 поступают на вход блока 14 управления скоростью. Блок 14 осуществляет преобразование сигналов, пропорциональных темпу поступления информации, в управляющее напряжение. Например, для вагонов-дефектоскопов на входе, а соответственно и на выходе канала Б наблюдаются прямоугольные импульсы, частота следования которых пропорциональна скорости движения вагона (сигналы Вых.7 на фиг.2). Задачей блока 14 является преобразование их в напряжение, управляющее скоростью протяжки носителя с визуальным представлением информации регистратора 2. При этом блок 14 может быть реализован в виде известной схемы преобразования частоты в напряжение (см., например, кн. : Горошков Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств. М.: Радио и связь, 1980). Напряжение, уровень которого пропорционален темпу поступления информации, с выхода блока 14 поступает на специальный вход управления скоростью протяжки носителя регистратора 2. Такой вход обычно предусматривается во многих типовых самописцах (см., например, проспект ПО "Виброприбор". Осциллограф светолучевой Н071, 1986, изд. N 1579).
Таким образом, предлагаемые способ и устройство регистрации сигналов обеспечивают сплошную (непрерывную) запись сигналов на магнитную ленту и в то же время позволяют оперативно получать наиболее интересные участки записи на бумажной ленте в желаемом масштабе, что повышает качество и достоверность расшифровки информации. Требуемый масштаб записи производится путем установки определенной номинальной скорости протяжки носителя регистратора 2. На фиг. 3 приведены осциллограммы, демонстрирующие возможности системы. Видно, что при перезаписи в масштабе 1:1 происходит существенная экономия носителя с визуальным представлением информации, концентрация внимания оператора на информационных участках дефектограмм. При перезаписи в большем масштабе становится возможным детальный анализ формы и характерных особенностей сигнала от дефекта, увеличение разрушающей способности и достоверности контроля. Кроме того, при обнаружении сигнала от дефекта имеется возможность перезаписи с магнитного носителя на бумажную ленту большего участка осциллограммы вблизи дефектного сечения, что способствует более правильному принятию решения о качестве контролируемого изделия и также способствует повышению достоверности контроля.
Способ и устройство реализованы в НИИ мостов ПИИТа на базе типовых магнитного регистратора (магнитографа) Н067 и светолучевого осциллографа Н 117/1 производства ПО "Вибратор" (г. Кишинев) и специально разработанного блока МАМИРА-1, содержащего блоки 11-14, переключатели 8 и 10, а также входные и выходные разъемы и блок питания. Система опробована при скоростном (до 70 км/ч) ультразвуковом контроле рельсов в Ленинградском метрополитене и на Октябрьской железной дороге. На фиг.4, 5 представлены записи реальных сигналов скоростного контроля рельсов в Ленметрополитене (4 - при обычной записи и 5 - при применении предлагаемой системы), полученные с помощью устройства регистрации.
Применение разработанной системы оказалось эффективным и на стадии исследований. Многократное воспроизведение сигналов с магнитной ленты с последовательным изменением пороговых уровней блока 11 первичной обработки (на фиг.1 показан только орган управления пороговым напряжением Uпор) позволяет найти оптимальный критерий выбора и переноса на бумажный носитель наиболее информативных фрагментов. Кроме того, осуществляя запись сигналов на магнитную ленту при одной скорости протяжки ленты, а его воспроизведение - при других скоростях протяжки, можно осуществить экспандирование (трансформацию) временного масштаба сигналов. Входящие в систему регистраторы позволяют осуществить трансформацию временного масштаба до 100 раз, что существенно повышает качество и достоверность расшифровки при интерпретации наиболее сложных результатов записи оператором.
Таким образом, реализация способа и устройства регистрации сигналов по предлагаемой функциональной схеме в области дефектоскопии позволяет повысить производительность и достоверность контроля, существенно сократить расход носителя информации с визуальным представлением, а применение для осуществления способа типовых модернизированных магнитного и бумажного регистраторов позволяет упростить конструкцию системы и расширить область применения регистратора.
Внедрение предлагаемого способа и устройства регистрации сигналов в аппаратуру скоростного контроля рельсов с помощью вагонов-дефектоскопов будет повышать надежность и достоверность контроля, способствуя тем самым дальнейшему повышению скорости и безопасности движения на железнодорожном транспорте и создавая значительный экономический эффект. Кроме того, экономический эффект будет также появляться от меньших капиталовложений в основные средства и значительной экономии носителя с визуальным представлением информации.
Промышленная применимость изобретения не ограничивается только областью скоростного контроля рельсов. Предлагаемые способ и устройство регистрации сигналов с выборочной перезаписью информации могут быть использованы в различных областях науки, техники и производства: при геофизических и геологических исследованиях для записи и воспроизведения информации от различных датчиков; в биологии и медицине для регистрации биофизической информации; в акустике для регистрации различных процессов; в различных отраслях общего и транспортного машиностроения, авиастроения при проведении испытаний образцов техники и контроля технологических процессов; в науке при проведении сложных научно-технических экспериментов.
Во всех этих областях применение заявляемого способа и устройства может решить задачу повышения качества, достоверности и производительности регистрации и расшифровки информации и обеспечить экономное расходование носителя.
Формула изобретения: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ С ВЫБОРОЧНОЙ ПЕРЕЗАПИСЬЮ.
1. Способ регистрации сигналов с выборочной перезаписью, заключающийся в непрерывной записи и воспроизведении сигналов с магнитного носителя, вдоль направления перемещения которого последовательно расположены записывающие и воспроизводящие магнитные головки, и в выборочной перезаписи фрагментов сигналов на носитель с визуальным представлением по результатам предварительного анализа сигналов, отличающийся тем, что перезапись осуществляют, не прерывая процесса регистрации информации на магнитный носитель, предварительный анализ выполняют по заданным критериям в интервале времени перемещения магнитного носителя от записывающей к воспроизводящей головкам, перезапись начинают с опережением, а завершают с задержкой относительно момента воспроизведения выбранного фрагмента сигналов, при этом масштаб записи на носитель с визуальным представлением устанавливают в соответствии с требуемым масштабом представления сигналов в визуальной форме и изменяют синхронно с темпом поступления информации.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при повторном анализе записанной на магнитном носителе информации предварительный анализ по заданным критериям производят по сигналам, полученным с записывающих магнитных головок, используемых в качестве воспроизводящих магнитных головок.
3. Устройство регистрации сигналов с выборочной перезаписью, содержащее последовательно соединенные многоканальный регистратор на магнитом носителе, состоящий из N блоков записи, входы которых соединены с соответствующими входными шинами регистратора, а выходы - с соответствующими магнитными головками записи, сопряженными с многодорожечным магнитным носителем, где N = 2,3,4 ..., из N блоков воспроизведения, выходы которых подключены к соответствующим выходным шинам этого регистратора, а входы - к соответствующим магнитным головкам воспроизведения, сопряженным с многодорожечным магнитным носителем, и регистратор на носителе с визуальным представлением информации, а также блок первичной обработки информации, отличающееся тем, что в него введены блок формирования сигналов включения, один или несколько до (N - 1) первых переключателей, включенных между одной или соответствующими (N - 1) входными шинами многоканального регистратора на магнитном носителе и одним или соответствующими (N - 1) входами блока первичной обработки информации, выход которого через блок формирования сигналов включения соединен с входом управления включением регистратора на носителе с визуальным представлением информации, формирователь кода координат и блок управления скоростью, вход которого соединен с входом формирователя кода координат, а выход - с входом управления скоростью протяжки регистратора на носителе с визуальным представлением информации, один из входов которого соединен с одной из выходных шин многоканального регистратора на магнитном носителе через формирователь кода координат, управляющий вход которого подключен к второму выходу блока формирования сигналов включения.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в него введены один или несколько до (N - 1) вторых переключателей, через которые выходы одного или соответствующих нескольких до (N - 1) блоков записи соединены с соответствующими головками записи многоканального регистратора на магнитном носителе, и один или несколько до (N - 1) дополнительных блоков воспроизведения, включенных между вторыми входами одного или нескольких до (N - 1) вторых и первых переключателей соответственно.