Этих недостатков лишены методы обработки результатов резонансных спектров с использованием классификаторов на основе нейронных сетей. Классификатор «учится» проводить разделяющую плоскость между дефектными и бездефектными резонансными спектрами путем многократной «тренировки». Процесс обучения НС классификатора с учителем состоит в представлении на его вход исходных данных и также определения выходной функции. Выходная функция может представлять собой логическое выражение (дефект/нет дефекта), но лучше делать выходным значением число из допустимого выходного интервала, которое будет показывать вероятность наличия дефекта. Обучение НС будет производиться инженером с использованием методик теоретического расчета свободных колебаний в ОК /10/ и показаний дефектоскопа со спектрографом, показывающего спектры заведомо исправного и тестируемого ОК.
В результате анализа достоинств и недостатков существующих методов и решений можно выделить следующие требования, которым должен соответствовать разрабатываемый акустический дефектоскоп.
1. Устройство должно эффективно и с минимальными временными затратами решать поставленную задачу акустической дефектоскопии методом свободных колебаний.
2. Устройство должно иметь возможность изменения алгоритма работы программы в случае обнаружения ошибки.
3. Устройство должно иметь шину связи с внешними устройствами. В случае акустического дефектоскопа будет полезна связь с ПК для перепрограммирования и, возможно, передачи информации нейронного классификатора (синаптические коэффициенты) как от ПК к дефектоскопу (задание параметров классификации), так и от дефектоскопа к ПК (передача матрицы синаптических коэффициентов НС, «обученной» в процессе работы устройства). В данном случае передача больших объемов информации не требуется, поэтому мы выбираем последовательный интерфейс RS232, стандартная поддержка которого имеется почти во всех микроконтроллерах.
4. В устройстве должны присутствовать элементы управления и индикации. Для реализации акустического дефектоскопа из элементов управления достаточно присутствия кнопки, которая будет запускать устройство, а из элементов индикации достаточно присутствия индикатора, выводящего вероятность дефектности ОК.
Проанализируем эти пункты более подробно.
Под эффективностью работы устройства понимается способность выдавать «верный» результат, или результат с минимальной погрешностью. Как следует из (1), относительная погрешность определения скорости распространения упругих колебаний в бесконечно длинном стержне равна
, (9)
где
- относительная погрешность
определения измерения частоты свободных колебаний;
- погрешность определения
коэффициента формы ОК.
Ошибка связана с характеристиками
отдельных электронных блоков приемной и обрабатывающей аппаратуры, конструкции
приемоизлучающей системы и ошибки нейросетевой аппроксимации. Оценка этого вида
погрешности производится общепринятыми способами и обычно не превышает 2-5% /10/.
Относительная погрешность коэффициента формы может быть, в свою очередь, разделена на две составляющие
, (10)
где первая составляющая – относительная погрешность определения коэффициента формы изделия номинальных размеров, определяемая обычно не учитываемым при контроле коэффициентом Пуассона и носящая систематический характер для изделий одного вида.
Вторая составляющая – погрешность определения коэффициента формы, определяемая случайными погрешностями при определении размеров изделия.
В итоге, можно сказать, что полная погрешность устройства, реализующего акустический дефектоскоп, присуща всем низкочастотным акустическим методам контроля и определяется для конкретных типов изделий с помощью выражений для частот свободных колебаний.
Устройство должно обладать возможностью изменения алгоритма работы программы. Для этих целей применяются одно- и многократно программируемые МК а также шина сопряжения с ПК. Семейства программируемых МК общего назначения выпускаются, например, фирмами Atmel и Microchip /5, 6/.
Шины связи с внешними устройствами – важная часть современной информационной измерительной системы. Под внешними устройствами понимается АЦП, внешнее ОЗУ и ПЗУ, ПК. Большинство современных МК изначально поддерживают расширение памяти и АЦП. Связь же с ПК осуществляется также через стандартный последовательный порт (RS232), который также большинство современных МК напрямую поддерживает. Единственное, что требуются еще несложные преобразователи МК-RS232-ПК типа MAX220-249, представляющие собой магазин инверторов и сопротивлений.
Наличие связи с ПК позволяет хранить и переписывать данные устройства на жестком диске ПК, а также тонко калибровать устройство (например, это набор синаптических коэффициентов для нейронного классификатора и т.д.).
Устройства управления и индикации – неотъемлемая часть почти любой измерительной системы. Как говорилось выше, к минимальной функциональности можно отнести кнопку начала (разрешения) операции измерения и индикатор получения результата.
В измерительных устройствах, при определенной информации для вывода,
применяется динамическая индикация, позволяющая вместо 
бит
для обслуживания 
индикаторов с 
выходами «тратить» «всего» A бит за счет поочередного переключения индикаторов (что,
однако, остается незаметным для человеческого взгляда).
Обобщенная функциональная схема информационно измерительного устройства (ИИУ), к которому можно отнести и разрабатываемый дефектоскоп, представлена на рисунке 6:
Рисунок 6 - Обобщенная функциональная схема ИИУ
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.