专利名称：X射线应力分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于材料力学应力分析测试仪器。
目前，残余应力问题是许多工程材料、先进材料和高新技术必须解决的关键问题，通常都是采用X射线应力分析技术，最可靠的，最为广泛的就是残余应力无损检测技术，X射线应力分析仪，其结构是由甄别器、分频器、计数率计、RC平滑、记录仪几部分组成，由X光光子产生的电脉冲信号进入甄别器，分频后由计数率计调制成电压信号，经RC电路平滑后送入记录仪，画出衍射线，这是一种连续扫描方式，此种仪器测量之不足是时间慢，效率低，精度也达不到应有的水平。
为解决以上仪器之不足，本实用新型的目的提供一种X射线智能应力分析仪，数据采集和数据处理完全计算机化，以达到提高测量效率和提高测量结果可靠性的目的。
本实用新型之结构设计是这样实现的普通应力仪的电路由甄别器、分频器、计数率计、RC平滑及记录仪组成，本X射线智能应力分析仪电路结构由甄别器、计算机接口电路、应力仪的控制电路及PC算机组成，其联接是应力仪采集的衍射线时，X光光子所产生的脉冲输出与甄别器的输入端联接，甄别器之输出直接与计算机接口电路联接，接口电路的控制端与应力仪的控制电路相接，接口电路的输出与计算机相联接(如图2所示)，详细联接是(如
图1所示)接口电路前面为四个光电耦合器、三个输入端为启动-停止信号端、级标信号端、脉冲信号端及后一个输出准备信号端，前两个光电耦合器之输出直接与OC门联接，输出为D0端、D1端；脉冲信号之光电耦合器之输出直接与可编程控制器输入端联接，作为时钟输入端，其输出D0～D7与计算机数据输入端联接，准备信号光电耦合器输入端经反向器，与JK触发器的Q端联接，JK触发器的置D端经反向器与计算机的置复输入端联接，电路另一部分为译码器部分，前面为8个"或"门电路与拔码器、比较器组成，其联接是一组"或"门电路输入端由计算机来的"读""写"输入端，与其对应的译码器输出的四个"或"门输出端，输出端P+0为启动-停止信号与级标信号输出门的控制端，P+2、P+3经"与"门输出联接到可编程序控制端，其中比较器输入为八个拔码开关置入端，输出为A2～A9与计算机地端联接，因此从其计数率计的甄别器的输出端以数字量方式采集衍射线信息送入计算机进行收集和处理。
本实用新型之优点可以从计数率计的甄别器的输出端以数字量方式采集所射线信息的计算机接口，并将信息送入计算机进行数据处理，数据采集程序提供了连续扫描和定点计数两种工作方式，速度快，精度高，稳定性好，整个装置通用性强，成本低，便于推广。
本实用新型之详细结构及工作原理由以下实施例及附图给出。
图1为X射线应力分析仪电原理图。
图2为X射线应力分析仪联接方框图。
整个接口板的结构及工作原理如下与外界的信号连接图1给出接口板的线路原理，为了使应力仪主机的线路与接口板及计算机的线路保持电气隔离，采用图中左侧所示的U17至U20四个光电耦合器使接口板与主机相连接，采样起停信号和角信号分别从两个TLP521耦合器U17和U18输入，脉冲信号高电平的保持时间只有2.5微秒，该信号由工作频率达到2兆的6N136耦合器输入，在定点计数测量方式中控制应力仪主机上的计数管作步进扫描的信号从TLP521耦合器输出，图中右侧的D0～D7为计算机总线的数据线，Reset为复位线，IOR和IOW分别为IO读定线，A1～A9为地址线，AEN为地址允许线；地址译码单元该单元由2～4译码器U12，金同比较器U8，4.7K电阻排U9,8位DIP开关U10，或门U2A、U2B、U14A、U14B、U11A、U11B、U11C、U11D、U14C、U14D和与门U5B等器组件组成，根据计算机资源状况，现选用P+0(220)、P+1(221)、P+2(222)和P+3(223)作为端口基地址，该选择通过电阻排和DIP开关来实现，当计算机总线来的地址线A2～A9的电平与基地址的电平全同，因而U8的19号引腿发出低电平信号，而且总线来的AEN信号处于有效电平(低电平)时，或门U14C的输出(8号引腿)变为有效(低)电平，以保证四个U11或门有可能输出低电平，程序控制地址线A0和A1的电平可以控制2～4译码器U12A的4、5、6、7四个引腿的电平，当需要由光电耦合器U20向应力仪主机发出计数管可以作扫描运动的信号进，2～4译码器U2A的4号引腿将出现低电平，从而使或门U11A的输出引腿的电平从高变为低，与此同时，与或门U2A的2号引腿连通的计算机IOW线也会出现低电平，使得U12的输出引腿出现低电平，以触发JK触发器，使其翻转，或门U11B、U11C、U11D和U2B、U14A、U14B的工作原理与上述相同或基本相同，分别用于控制三态门U1A和U1B，以及起片选作用的与门U5A，其中U14A的低电平输出使可编程计数器U16内的3号计数器有可能实现读操作，而U14B的低电平输出使U16内的控制字寄存器有可能实现读和写操作；采样单元和角信号单元光电耦合器U17和三态门U1A组成采样单元，U17的发光二极管的负极与应力仪主机的地相连，当主机需要采集衍射线时，它使发光二极管正极的电压从-1.2V提高到7.8V，从而使光敏三极管导通，三态门U1A2号引腿的电压降至0V，当主机需要结束采集衍射线时，U17的发光二极管正极的电压返回到-1.2V，光敏三极管截止，U1A的2号引腿的电压提高到5V，当地址译码线向U1A的1号引腿输入选通信号时，三态门2号引腿的电平将传递给它的3号引腿，并通过数据线D0进而传递给计算机的CPU，使计算机适时执行衍射线数据的采集；角信号单元由光电耦合器U18和三态门U1B组成，其工作原理与采样单元的工作原理相同；计数单元计数单元由光电耦合器U19，8253可编程计数器U16，以及起片选作用的与门U5组成，其中与门U5的3号引腿输向U16的信号控制U16是否通过数据线D0至D7向CPU发送信号，计算机通过IOR和IOW的U16传递进行读或写的命令，地址线A0和A1通过19号和20号引腿发出命令，以选择U16内的有效工作单元(当前选择3号计数器和控制字寄存器单元工作)，计算机CPU通过数据线D0至D7向U16的控制字单元发送信号，使其工作在方式2(保证U16工作在计数状态)；当X光光子产生的电脉冲进入光电耦合器U18的发光二极管后，将在可编程计数器U16的18号(CLK2)引腿发出幅值为0～5V的相应脉冲，U16内的3号计数器对此脉冲计数，计数值每隔1/18.206秒(计算机CPU的时间中断间隔)通过U16内的锁存器和D0至D7数据线送往计算机进行存储和处理；计算机准备好单元该单元由光电耦合器U20、OC门U4A、JK触发器U15和非门U3组成，计算机开机时，它通过Reset控制线向非门U3A的1号引腿发出一个高电平信号，从而使CK触发器U15A的1号(CD)引腿出现低电平，触发器清零，6号(Q)引腿出现高电平，从而使光电耦合器U20的光敏三极管处于截止状态，保证应力仪主机能够进行连续扫描，当定点计数测量中的一个阶梯的扫描运动结束时，计算机将会通过IOW控制线向或门U2A发了一个脉冲，使其3号引腿瞬间处于低电平，该低电平将通过JK触发器的4号(CLK)引腿使触发器翻转一次，6号(Q)引腿的电平将从高变为低，光电耦合器U20的发光三极管将导通，从而使应力仪主机的计数管无法执行扫描运动，待该阶梯的数据采集工作结束之后，计算机又会通过IOW控制线向U2A发了脉冲，使U15A再翻转一次，U20的光敏三极管导通，主机的计数管再次处于可执行连续扫描运动的状态，可见，计算机准备好单元的功能是用来实现定点计数采样方式中的计数管走停状态的切换。
权利要求1．一种X射线应力分析仪，由甄别器、分频器、计数率计、RC平滑及记录仪组成，其特征是本应力分析仪由甄别器、计算机接口电路、应力仪的控制电路及PC算机组成，其联接是应力仪采集的衍射线时，X光光子所产生的脉冲输出与甄别器的输入端联接，甄别器之输出直接与计算机接口电路联接，接口电路的控制端与应力仪的控制电路相接，接口电路的输出与计算机相联接。
2．按照权利要求1所述之分析仪，其特征是接口电路前面为四个光电耦合器、三个输入端为启动-停止信号端、级标信号端、脉冲信号端及后一个输出准备信号端，前两个光电耦合器之输出直接与OC门联接，输出为D0端、D1端；脉冲信号之光电耦合器之输出直接与可编程控制器输入端联接，作为时钟输入端，其输出D0～D7与计算机数据输入端联接，准备信号光电耦合器输入端经反向器，与JK触发器的Q端联接，JK触发器的置D端经反向器与计算机的置复输入端联接，电路另一部分为译码器部分，前面为8个"或"门电路与拔码器、比较器组成，其联接是一组"或"门电路输入端由计算机来的"读""写"输入端，与其对应的译码器输出的四个"或"门输出端，输出端P+0为启动-停止信号与级标信号输出门的控制端，P+2、P+3经"与"门输出联接到可编程序控制端，其中比较器输入为八个拔码开关置入端，输出为A2～A9与计算机地端联接，因此从其计数事计的甄别器的输出端以数字量方式采集衍射线信息送入计算机进行收集和处理。
专利摘要本装置属于材料力学应力分析测试仪器,其电路结构由甄别器、计算机接口板、应力仪的控制电路及PC计算机组成,应力仪的X光光子脉冲输入甄别器,输出再送入计算机接口板,接口板的控制信号来自应力仪控制电路,接口板输出直接联接PC计算机。本实用新型之优点:可以从计数率计的甄别器的输出端以数字量方式采集所射线信息的计算机接口,并将信息送入计算机进行数据处理,数据采集程序提供了连续扫描和定点计数两种工作方式,速度快,精度高,稳定性好,整个装置通用性强,成本低,便于推广。
文档编号G01N23/00GK2347163SQ9823968
公开日1999年11月3日 申请日期1998年12月18日 优先权日1998年12月18日
发明者李家宝, 徐寒冰, 李立, 刘庆, 温井龙, 张利祥 申请人:中国科学院金属研究所