УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА В ДВИЖЕНИИ Российский патент 1997 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, к радиационным измерительным устройствам и может быть использовано для измерения и контроля поверхностной плотности или толщины листовых и пленочных материалов с переменным элементным составом, например, композиционных в процессе их производства или эксплуатации.

Известны радиационные устройства, которые могут быть использованы для измерения поверхностной плотности или толщины листовых материалов, содержащие блок источника излучения, детектор и электронную схему измерения с автоматической стабилизацией коэффициента усиления измерительного тракта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения поверхностной плотности материала в движении, содержащее источник излучения, 1-й дискриминатор, реверсивный счетчик, последовательно соединенные детектор, усилитель, второй дискриминатор, вход которого соединен одновременно и со входом первого дискриминатора, вход которого соединен выходом с первым входом реверсивного счетчика, блок вычисления поверхностной плотности и индикатор.

В известном устройстве стабилизация осуществляется путем изменения питающего напряжения фотоумножителя, детектирующего бета-излучение, имеющее непрерывный спектр. В данном случае сигнал, управляющий стабилизацией, является разностью между скоростью счета в канале с высоким уровнем дискриминации и скоростью счета, деленную на К (К коэффициент деления частоты)- в канале с низким уровнем дискриминации. Стабилизация коэффициента усиления измерительного тракта в известном устройстве достигается при наличии стабильных уровней дискриминации, а также при стабильности формы энергетического спектра излучения. Достаточная стабильность уровней дискриминации легко достигается современными схемными решениями. Однако при помещении в измерительную зону поглощающего или отражающего излучения материала, например, при измерении поверхностной плотности или толщины, энергетический спектр изменит свою форму, при этом центр распределения ионизирующих частиц по энергии сместится в область меньших энергий. Стабилизация тракта достигаться не будет, так как на выходе реверсивного счетчика возникает сигнал рассогласования, пропорциональный смещению центра распределения ионизирующих частиц по энергии. Изменение формы энергетического спектра наблюдается как при изменении поверхностной плотности измеряемого материала, так и при изменении его элементного состава, что также приводит к изменению коэффициента усиления измерительного тракта, а следовательно, и к потере точности устройства.

Технической задачей изобретения является повышение долговременной стабильности коэффициента усиления измерительного тракта и сокращение времени эталонирования и в конечном итоге повышение точности измерения.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения поверхностной плотности движущегося материала, содержащее источник излучения, 1-й дискриминатор, реверсивный счетчик, последовательно соединенные детектор, усилитель, второй дискриминатор, вход которого соединен одновременно и со входом первого дискриминатора, соединенного выходом с первым входом реверсивного счетчика, делитель частоты, выход которого подключен ко второму входу реверсивного счетчика, блок вычисления поверхностной плотности и индикатор, дополнительно введены блок памяти и датчик наличия материала, а также последовательно соединенные блок вычисления изменения поверхностной плотности, два входа которого соединены соответственно с выходом блока вычисления поверхностной плотности и входом блока вычисления поверхностной плотности совместно с выходом датчика наличия материала, коммутатор, второй вход которого соединен с датчиком наличия материала, а третий и четвертый входы соединены соответственно с выходом блока памяти и входом блока памяти совместно с выходом реверсивного счетчика, сумматор, второй и третий входы которого соединены со вторым и третьим выходами коммутатора, а выход со вторым входом усилителя.

Техническое решение отвечает критерию "существенные отличия", так как использование безреперной стабилизации коэффициента усиления спектрометрического тракта с компенсацией смещения центра энергетического распределения бета-частиц или гамма-квантов, а следовательно, и повышение точности при измерении поверхностной плотности (толщины) в технике не известно.

Сущность изобретения заключается в повышении долговременной стабильности измерительного тракта с компенсацией смещения центра энергетического распределения используемого излучения. Достигаемая долговременная стабильность измерительного тракта обеспечивает сокращение времени эталонирования.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит источник излучения 1, детектор 2, которые могут быть по одну или по разные стороны от контролируемого листового материала 3. Второй вариант на чертеже не представлен, поскольку отличается только взаимным расположением источника и детектора. Устройство содержит также усилитель 4, два дискриминатора 5 и 6, делитель частоты с переменным коэффициентом деления 7, реверсивный счетчик 8, блок вычисления поверхностной плотности 9 индикатор 10, датчик наличия материала в зоне измерения 11, блок памяти 12, коммутатор 13, сумматор 14, блок вычисления изменения поверхностной плотности 15.

Детектор 2 подключен к усилителю 4, выход которого соединен через первый дискриминатор 5 с вычитающим входом реверсивного счетчика 8, а через последовательно соединенный второй дискриминатор 6 и делитель частоты 7 - суммирующим входом реверсивного счетчика 8 и с входом блока вычисления поверхностной плотности 9, выход которого подключен к индикатору 10. Выход датчика наличия материала в зоне измерения 11 подключен к управляющим входам блока памяти 12, коммутатора 13 и последовательно соединенных блока вычисления поверхностной плотности 9 и блока вычисления изменения поверхностной плотности 15, выход которого подключен к первому входу коммутатора 13, ко второму и третьему входам которого соответственно выход блока памяти 12 и выход реверсивного счетчика 8, подключенный также к входу блока памяти 12. Выходы коммутатора 13 подключены к соответствующим входам сумматора 14, выход которого соединен с управляющим входом усилителя 4.

Устройство работает следующим образом.

Для измерения поверхностной плотности листового материала предварительно измеряют значение интенсивности бета-излучения на воздухе (в отсутствие материала) Jo. Импульсы с детектора 2 поступают на усилитель 4 и с выхода усилителя на входы дискриминаторов 5 и 6, уровни дискриминации которых устанавливаются таким образом, что число импульсов, прошедших в единицу времени через дискриминатор 5 в K число раз превышает число импульсов, прошедших через дискриминатор 6. Пройдя через делитель частоты 7 с коэффициентом деления K, импульсы с дискриминатора 6 подаются на суммирующий вход реверсивного счетчика 8, на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 подаются импульсы, прошедшие через дискриминатор 5. При изменении коэффициента усиления измерительного тракта, связанного с долговременной нестабильностью детектора и усилителя (например, старение ФЭУ и ППД), на выходе реверсивного счетчика возникает сигнал, который через первый вход коммутатора 13 подается через сумматор 14 на управляющий вход усилителя 4 до тех пор, пока сигнал управления, возникающий на выходе реверсивного счетчика 8, не станет равным нулю. Сигналы с делителя частоты 7 подаются на вход блока 9 вычисления поверхностей плотности, где производится регистрация интенсивности потока бета-излучения на воздухе Jo и запоминание ее величины. По сигналу с датчика наличия материала в зоне измерения 11 коммутатор 13 пропускает на сумматор 14 информацию с реверсивного счетчика 8, при этом блок памяти 12 заблокирован, и блок вычисления поверхностей плотности 9 измеряет и запоминает значение Jo, на выходе блока 15 вычисления изменения поверхностной плотности устанавливается нулевой уровень.

При введении в измерительный зазор материала 3 по сигналу с датчика наличия материала 11 коммутатор 13 не пропускает информацию с реверсивного счетчика 8 на сумматор 14, блок памяти 12 запоминает значение величины сигнала с реверсивного счетчика 8, возникающего вследствие изменения формы энергетического спектра бета-излучения, и выдает это значение с противоположным знаком на второй вход коммутатора 13. Блок вычисления поверхностной плотности измеряет текущее значение интенсивности прошедшего через материала и зарегистрированного бета-излучения и производит вычисление поверхностной плотности (ПП) по заданной функциональной зависимости ПП f (I/I₀). С выхода блока вычисления поверхностной плотности 9 эта информация поступает на вход индикатора 10 и на вход блока вычисления изменения поверхностной плотности 15, которое запоминает это значение как ПП₀ т.е. как значение поверхностной плотности при переходе на материал и производит вычисление разности ПП ПП₀, где ПП текущее значение поверхностной плотности. Сигнал, пропорциональный этой разности, поступает с выхода блока 15 на первый вход коммутатора 13. Затем через интервал времени, необходимый для накопления и обработки информации в блоках 9-11, коммутатор 13 пропускает на входы сумматора 14 все три сигнала рассогласования. На выходе сумматора 14 появляется сигнал управления, пропорциональный изменению коэффициента усиления измерительного тракта по величине и обратной по знаку. Тем самым достигается стабилизация коэффициента усиления измерительного тракта в процессе измерения поверхностной плотности листового материала.

Использование устройства позволяет сохранить высокую точность измерения при непрерывном контроле поверхностной плотности движущегося листового материала за счет компенсации долговременной нестабильности измерительного тракта и вместе с этим сократить общее время, необходимое для эталонирования по воздуху, за счет значительного увеличения интервалов времени между процедурами эталонирования, поскольку высокая точность измерения достигается даже при однократном эталонировании устройства по воздуху в смену.

Использование: контрольно-измерительная техника. Сущность изобретения: устройство содержит источник 1 бета-излучения и детектор 2, подключенный к усилителю 4, с выхода которого сигналы через дискриминаторы 5,6 и делитель частоты 7 поступает на входы реверсивного счетчика 8 и блока вычисления поверхностной плотности 9, выход которого подключен к индикатору 10 и к блоку вычисления изменения поверхностной плотности 15. Выход датчика наличия материала в зоне измерения 11 подключен к управляющим входам блока памяти 12 и коммутатора 13, подключенного к сумматору 14, формирующего сигнал управления коэффициентом усиления измерительного тракта. 1 ил.

Устройство для измерения поверхностной плотности листового материала в движении, содержащее источник излучения, первый дискриминатор, реверсивный счетчик, последовательно соединенные детектор, усилитель, второй дискриминатор, вход которого соединен одновременно и с входом первого дискриминатора, а выход с первым входом реверсивного счетчика, делитель частоты, включенный между выходом первого дискриминатора и вторым входом реверсивного счетчика, блок вычисления поверхностной плотности и индикатор, отличающееся тем, что оно снабжено блоком памяти и датчиком наличия материала, а также последовательно соединенными блоком вычисления изменения поверхностной плотности, два входа которого соединены соответственно с выходом и первым входом блока вычисления поверхностной плотности и с выходом датчика наличия материала, коммутатором, второй вход которого соединен с датчиком наличия материала, а третий и четвертый входы соединены соответственно с выходом блока памяти и входом блока памяти совместно с выходом реверсивного счетчика и сумматором, второй и третий входы которого соединены с вторым и третьим выходами коммутатора, а выход с вторым входом усилителя.