Материал: Управление электронно-лучевой сваркой

сигнала второй гармоники указывает на достоверный захват стыка следящей системой. Поэтому эта величина может служить мерой на­ дежности функционирования системы.

На рис. 2.16, а, б изображены функциональные схемы измери­ тельного устройства.

б

Рис. 2.16. Функциональныесхемыизмерительногоустройства

Функциональная схема рис. 2.16, а представляет собой систему с амплитудной модуляцией на несущей переменного тока. Собственно вторично-эмиссионный датчик представляет собой элемент сравнения двух координат: стыка Х„ и луча Х„ - и модулятор, представляющий собой устройство умножения. Помеха т) действует на входе вторично­ эмиссионного датчика и имеет ту же природу, что и координата стыка, и вследствие этого модулируется так же, как и отклонение стыка. К таким помехам относятся различные царапины, неровности поверхно­ сти свариваемых деталей, непостоянства химического состава материа­ ла и загрязнения, приводящие к изменению коэффициента вторичной эмиссии. Помеха / на выходе вторично-эмиссионного датчика пред­ ставляет собой различные наводки, а также компоненты сигнала вто­ рично-эмиссионного датчика, имеющие частоты, отличные от <0!. На выходе вторично-эмиссионного датчика подключен избирательный

усилитель с передаточной функцией й'н.уСО* Демодулятор математиче­ ски представляет собой устройство умножения на функцию A ^sin со^. На выходе демодулятора подключен фильтр нижних частот с переда­ точной функцией Жф(л’). В соответствии со структурной схемой изме­ рительное устройство представляет собой систему на несущей пере­ менного тока. Для того чтобы использовать аппарат преобразования Лапласа и частотные характеристики, определяют передаточную функ­ цию по огибающей элемента динамической системы, размещенного между модулятором и демодулятором [70; 81].

На рис. 2.16, б изображена функциональная схема измеритель­ ного устройства на несущей переменного тока. Здесь W3(s) - переда­ точная функция на несущей переменного тока последовательного со­ единения модулятора, избирательного усилителя и демодулятора, оп­ ределяемая по формуле

где Rej обозначает реальную часть выражения, заключенного в фигур­ ные скобки, относительно оператора у. Выражение (2.29) является ос­ новным соотношением при анализе систем управления на несущей. Применительно к нашему случаю мы имеем в качестве четырехполюс­ ника, размещенного между модулятором и демодулятором, избира­ тельный усилитель, настроенный в резонанс на частоте ©i. Предполо­ жим, что число избирательных каскадов равно п. Тогда передаточная функция избирательного усилителя имеет вид

Подставляя выражение (2.30) в (2.29) и проводя некоторые уп­ рощения, передаточная функция по огибающей может быть представ­ лена в виде [129]

(2.3 i)

2 П ^ + 1

где Кн у - общий коэффициент усиления избирательного усилителя на резонансной частоте ©f,

где Q, - добротность /-го резонансного каскада усилителя;

_©i_

Q« = Дш,’

где Д©( = lithfi, Afi - полоса пропускания i-го каскада на уровне ослаб­ ления, равном 0,7.

Из выражения (2.31) видно, иго эквивалентная передаточная функция по огибающей представляет собой последовательное соедине­ ние / апериодических звеньев по числу резонансных каскадов, причем постоянная времени звеньев определяется добротностью соответст­ вующих избирательных каскадов. Зная эквивалентную передаточную функцию Wa(s), в соответствии с функциональной схемой измеритель­ ного устройства (рис. 2.16, б) анализ и синтез системы слежения может быть произведен известными методами теории автоматического управ­ ления [116].

Глава 3

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РЕНТГЕНОВСКОГО ДАТЧИКА ПОЛОЖЕНИЯ СТЫКА

В результате взаимодействия пучка электронов с обрабаты мым материалом возникает тормозное рентгеновское излучение. М ность (интенсивность) рентгеновского излучения определяется BI жением [144; 160]

Р = §Jds = k^lZUl,

где s - поверхность, через которую проходит поток; ко - коэффит пропорциональности; С/0 - ускоряющее напряжение; I - ток элект ного пучка; Z - атомный номер обрабатываемого материала.

По экспериментальным данным при ускоряющих напряже; до 200 кВ коэффициент ко = (0,8 ± 0,2) *10~9В-1. КПД преобразов; энергии пучка электронов в рентгеновское излучение Р определя выражением

т1 = - f - = i 0ZC/.

UQJ

Отсюда следует, что выход тормозного излучения растет с личением атомного номера материала мишени и ускоряющего на жения. Численные значения КПД для ряда ускоряющих напряж; приведены в табл. 3.1 [66].

Из таблицы видно, что КПД возбуждения тормозного излуч при ускоряющих напряжениях до 150 кВ, обычно применяемых электронно-лучевой сварке и обработке, не превышает 2 %. Праю ски вся мощность электронного пучка преобразуется в тепло.

В диапазоне ускоряющих напряжений до 200 кВ можно заш выражение (3.1) в виде, учитывая, что ко = 1• Ю"9 В-1: