РЕНТГЕНОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПРОКАТА Российский патент 2004 года по МПК G01B15/02 G01N23/83 G01N23/20 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к рентгеновскому методу измерения толщины проката и химического состава его материала, и может быть использовано при контроле листового, трубного и другого проката непосредственно на станах холодной и горячей прокатки в динамике.

Известны рентгеновские измерители параметров проката, содержащие источник рентгеновского излучения, последовательно расположенные в потоке излучения первый и второй детекторы рентгеновского излучения, контролируемое изделие, размещенное между первым и вторым детекторами, контроллер и регистратор [патенты РФ 2179706, 2189008, кл. G 01 В 15/02].

Недостатком известных рентгеновских измерителей является ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в контроле только толщины проката с фиксированным химическим составом и в необходимости набора образцовых мер эталонных толщин каждого прокатываемого материала для обеспечения заданной точности измерителей.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому представляется рентгеновский измеритель параметров проката, содержащий источник рентгеновского излучения, последовательно расположенные в потоке излучения первый и второй детекторы рентгеновского излучения, контролируемое изделие, размещенное между первым и вторым детекторами, контроллер и регистратор [патент РФ 2159408, кл. G 01 B 15/02 - прототип], которому присущи те же недостатки, что и у вышеперечисленных аналогов.

Суть заявляемого технического решения состоит в том, что в рентгеновский измеритель параметров проката, содержащий источник рентгеновского излучения, последовательно размещенные в потоке излечения первый и второй детекторы рентгеновского излучения, контролируемое изделие, расположенное между первым и вторым детекторами, контроллер, входами соединенный с выходами первого и второго детекторов, и регистратор, связанный входом с выходом контроллера, введены рентгенозащитный экран и третий детектор рентгеновского излучения, при этом первый и третий детекторы выполнены двухкамерными (двойными), материалы преобразующих элементов которых имеют разные по величине атомные номера, причем выходы третьего детектора присоединены к другим входам контроллера, а третий детектор размещен параллельно первому, но вне первичного потока рентгеновского излучения, и изолирован от первого детектора и прямого потока источника излучения рентгенозащитным экраном, кроме того, первый детектор обращен к контролируемому изделию своим преобразующим элементом с большим атомным номером, а третий детектор обращен к изделию своим преобразующим элементом с меньшим атомным номером.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, обусловленных одновременным измерением толщины листового материала и его эффективного атомного номера.

На чертеже приведена структурная блок-схема рентгеновского измерителя. Он содержит источник 1 рентгеновского излучения, последовательно размещенные в потоке прямого рентгеновского излучения (показано сквозными стрелками) первый и второй детекторы 2, 3, третий детектор 6 рентгеновского излучения, расположенный параллельно первому детектору 2, контролируемое изделие 4, расположенное между первым и вторым детекторами 2 и 3, рентгенозащитный экран 5, контроллер 7 и регистратор 8.

Первый и третий детекторы 2 и 6 выполнены двухкамерными (двойными), у которых материалы преобразующих элементов имеют разные по значению атомные числа (номера) Z. Детектор 6 размещен параллельно первому детектору 2, но вне первичного потока рентгеновского излучения (показано сквозными стрелками) и изолирован от прямого потока источника 1 излучения и первого детектора 2 экраном 5 из рентгенозащитного материала, например свинца. Выходы третьего детектора 6 подключены к свободным входам контроллера 7. Первый детектор 2 обращен своим преобразующим элементом (не показано) к контролируемому изделию 4 с большим атомным номером порядка Z=80-90 (например, Bi - висмут), а третий детектор 6 обращен своим преобразующим элементом к контролируемому изделию 4 с меньшим атомным номером порядка Z=6-13 (например, Аl - алюминий).

Разные по величине Z материалов преобразующих элементов детекторов 2 и 6 обеспечивают различную спектральную чувствительность детекторам 2 и 6. Для увеличения значения отношения сигнал/шум и уменьшения искажения спектра излучения первый детектор 2 обращен к контролируемому изделию 4 преобразующим элементом с большим атомным номером Z, а третий детектор 6, преобразующий отраженный рентгеновский поток излучения от материала контролируемого изделия 4, обращен к изделию 4 преобразующим элементом с меньшим атомным номером Z.

Детекторы 2, 3, 6 предназначены для преобразования рентгеновского излучения в электрический сигнал. Контроллер 7 выполняет функции усиления электрических сигналов детекторов 2, 3, 6, их преобразования (сложение, вычитание, деление) в форму, удобную для воспроизведения на регистраторе 8, и запоминания.

Работа измерителя.

В процессе контроля изделия 4 анодное напряжение источника 1 рентгеновского излучения поддерживают постоянным для стабилизации его метрологических характеристик. Первичный поток рентгеновского излучения направляют в сторону первого детектора 2, который затем просвечивает изделие 4 и попадает во второй детектор 3, при этом отраженный поток рентгеновского излучения от материала контролируемого изделия 4 попадает на детектор 6. Электрические сигналы от детекторов 2, 3, 6 обрабатываются в контроллере 7 и поступают в необходимой форме (например, в физических единицах) для оператора на регистратор 8. Электрические сигналы с детекторов 2 и 3 сравниваются в контроллере 7 и по изменению сравненного значения сигналов судят о толщине контролируемого изделия. Одновременно с этим действием сравниваются в контроллере 7 электрические сигналы детектора 2 и детектора 6, принимающего отраженный рентгеновский поток от материала контролируемого изделия 4, и по изменению сравненных сигналов этих детекторов 2 и 6 судят о значении эффективного атомного номера Z_эфф материала контролируемого изделия.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей измерителя, обусловленных одновременным измерением толщины листового материала и его эффективного атомного номера.

Использование: для контроля листового, трубного и другого проката непосредственно на станах холодной и горячей прокатки в динамике. Сущность: в рентгеновский измеритель параметров проката, содержащий источник рентгеновского излучения, последовательно размещенные в потоке излучения первый и второй детекторы рентгеновского излучения, контролируемое изделие, расположенное между первым и вторым детекторами, контроллер, входами соединенный с выходами первого и второго детекторов, и регистратор, связанный входом с выходом контроллера, введены рентгенозащитный экран и третий детектор рентгеновского излучения, при этом первый и третий детекторы выполнены двухкамерными, материалы преобразующих элементов которых имеют разные по величине атомные номера, причем первый детектор обращен к контролируемому изделию своим преобразующим элементом с большим атомным номером, а третий детектор обращен к изделию своим преобразующим элементом с меньшим атомным номером. Технический результат - расширение функциональных возможностей, обусловленных одновременным измерением толщины листового материала и его эффективного атомного номера. 1 ил.

Рентгеновский измеритель параметров проката, содержащий источник рентгеновского излучения, последовательно размещенные в потоке излучения первый и второй детекторы рентгеновского излучения, контролируемое изделие, расположенное между первым и вторым детекторами, контроллер, входами соединенный с выходами первого и второго детекторов, и регистратор, связанный входом с выходом контроллера, отличающийся тем, что в него введены рентгенозащитный экран и третий детектор рентгеновского излучения, при этом первый и третий детекторы выполнены двухкамерными, материалы преобразующих элементов которых имеют разные по величине атомные номера, причем выходы третьего детектора присоединены к другим входам контроллера, а третий детектор размещен параллельно первому, но вне первичного потока рентгеновского излучения, и изолирован от первого детектора и прямого потока источника рентгеновского излучения рентгенозащитным экраном, кроме того, первый детектор обращен к контролируемому изделию своим преобразующим элементом с большим атомным номером, а третий детектор обращен к изделию своим преобразующим элементом с меньшим атомным номером.