РЕНТГЕНОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ Российский патент 2003 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к рентгеновским толщиномерам, и может быть использовано при измерении толщины стенки труб, лент, полос на станах горячей и холодной прокатки как в статике, так и динамике.

Известны рентгеновские измерители толщины, содержащие рентгеновский излучатель, ионизационную камеру, между которыми размещено контролируемое изделие, и последовательно соединенные усилитель, схему обработки и регистратор, при этом выход камеры соединен с входом усилителя экранированным кабелем связи [1].

В известных измерителях толщины корпус ионизационной камеры и экран кабеля связи, соединяющего выход камеры с входом усилителя, как правило заземлены для того, чтобы на высокоомный вход усилителя не поступала внешняя помеха. Однако заземление приносит большую емкостную нагрузку относительно общей шины (земли) 30-50 пф. Например, входном сопротивлении усилителя в 1 ГОм и емкости в 50 пф его постоянная времени (RC) передачи сигнала велика и равна ~ 50 mc, что увеличивает время измерения толщины, а следовательно, уменьшает быстродействие измерителя. Другая проблема - возможные механические перемещения, удары, изгибы кабеля связи между камерой и усилителем вызывают изменение емкости кабеля, а следовательно, величину емкостной нагрузки на входе усилителя. Это может привести к возникновению очень большого шумового напряжения. При выходном напряжении с ионизационной камеры в 10 В изменение емкости кабеля на 0,5% вызывает наводку порядка 50 мВ, что вызывает большую случайную составляющую погрешности измерения толщины.

Известен рентгеновский измеритель толщины, содержащий рентгеновский излучатель, ионизационную камеру, между которыми размещено контролируемое изделие, и последовательно соединенные усилитель, схему обработки и регистратор, при этом выход ионизационной камеры соединен с входом усилителя экранированным кабелем связи [2].

В этом измерителе толщины также не предусмотрены меры для уменьшения его постоянной времени, поэтому быстродействие и точность измерения ограничены из-за наличия емкостной нагрузки между корпусом камеры с экраном кабеля относительно земли.

Сущность изобретения заключается в том, что в измерителе толщины, содержащем рентгеновский излучатель, ионизационную камеру, между которыми размещено контролируемое изделие, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель, схема обработки и регистратор, при этом выход ионизационной камеры соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя экранированным кабелем связи, выход дифференциального усилителя соединен с корпусом ионизационной камеры, экраном кабеля связи и собственным инвертирующим входом, при этом корпус камеры и экран кабеля изолированы от земли.

Положительным результатом является значительное повышение быстродействия и точности измерения за счет электрического соединения корпуса ионизационной камеры и экрана кабеля связи с выходом дифференциального усилителя и инвертирующим его входом, а также изоляции корпуса и экрана от земли. Это значит, что разница напряжения между корпусом камеры, экраном кабеля связи и его информационной жилой равна нулю. Следовательно, емкостные шумы значительно уменьшаются, поскольку разность потенциалов между ними определяется лишь напряжением смещения операционного усилителя.

На чертеже показана структурная схема предложенного измерителя толщины.

Он содержит рентгеновский излучатель 1, ионизационную камеру 2, между которыми размещено контролируемое изделие 3, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель 4, схему 5 обработки информационного сигнала и регистратор 6. Выход ионизационной камеры 2 соединен через экранированный кабель связи (на чертеже экран изображен пунктирной линией) с неинвертирующим (положительным) входом дифференциального усилителя 4. Корпус камеры 2 и экран кабеля связи изолированы от земли, но электрически связаны с выходом дифференциального усилителя 4 и инвертирующим (отрицательным) его входом. Последнее образует 100% отрицательную обратную связь.

Схема 5 обработки информационного сигнала обеспечивает его преобразование в вид и форму, удобные для воспроизведения на регистраторе 6, и может быть выполнена на микросхемах типа 140УД1, транзисторов КТ-315, 361.

В качестве регистратора 6 может быть видео- или записывающий прибор.

Работает измеритель толщины следующим образом.

Поток рентгеновского излучения от излучателя 1 проходит через контролируемое изделие 3 и поступает в ионизационную камеру 2. Излучение в камере 2 преобразуется в электрические импульсы с амплитудой, определяемой толщиной изделия 3. Информационный электрический сигнал с камеры 2 усиливается в дифференциальном усилителе 4 и подается в схему 5 обработки, где преобразуется в удобный вид и форму, обеспечивающие дальнейший его анализ. В результате обработки поступившей информации на выходе схемы 5 получают электрический сигнал, пропорциональный толщине контролируемого изделия. Этот сигнал заносится в регистратор 6.

Техническим результатом изобретения являются высокие быстродействие и точность контроля толщины изделия за счет введенных новых технических решений.

Источники информации
1. Рентгенотехника. Справочник. Под ред. В.В. Клюева. Книга 2. М.: Машиностроение. 1992. - с.322.

2. Патент РФ N 2159408, кл. G 01 В 15/02, БИ N32, 2000.

Изобретение относится к рентгеновской измерительной технике. Особенность устройства заключается в том, что корпус ионизационной камеры и экран кабеля связи выхода камеры с неинвертирующим входом усилителя соединены с выходом усилителя и его инвертирующим входом и изолированы от земли. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений. 1 ил.

Рентгеновский измеритель толщины, содержащий рентгеновский излучатель, ионизационную камеру, между которыми размещено контролируемое изделие, и последовательно соединенные дифференциальный усилитель, схему обработки и регистратор, при этом выход ионизационной камеры соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя экранированным кабелем связи, отличающийся тем, что выход дифференциального усилителя соединен с корпусом ионизационной камеры, с экраном кабеля связи и собственным инвертирующим входом, но корпус камеры и экран кабеля изолированы от земли.