Прибор для автоматического бесконтактного измерения толщины листовых материалов Советский патент 1960 года по МПК G01B15/02 G01N23/02 

Известны устройства для измерения толщины листовых материалов, действие которых основано на сравнении интенсивности радиоактивного излучения.

В описываемом приборе для автоматического бесконтактного измерения толщины листовых материалов, а также толщины покрытий вспомогательный источник излучения выполнен в виде полудиска с переменным внешним радиусом, позволяющим получить линейную шкалу измеряемой величины.

Такое выполнение прибора но сравнению с известными обеспечивает более высокую точность измерений в небольшом диапазоне толщин,

На фиг. 1 изображена схема прибора для контроля толщины покрытий; иа фиг. 2-принципиальная схема прибора для контроля толншны листовых материалов; иа фиг. 3-принципиальная схема следящейсистемы показывающего прибора.

Прибор для контроля толщины листовых материалов но поглощению излучения при соответствующем изменении взаимного расположения источника излучения и контролируемого материала иопо.мьзуют для контроля толщины покрытий по интенсивности отраженного излучения.

Детектором излучения в приборе служит ионизационная камера, состоящая из двух половин-рабочей / и компенсационной 2 с сообщающимися газовыми объемами. Собирающие электроды камер электрически соединены, а на высоковольтные поданы напряжения разных знаков. В рабочую половину камеры попадает излучение основного источника , прощедщее через контролируемый материал (при измерении толщины) или отраженное им (при измерении толщины покрытий). В компенсационную половину камеры попадает излучение от двух вспомогательных источников . Один из источников 4 устанавливакп непосредственно

№ 129340

Б камере и поток.излучения, который попадает в камеру о/ этого источника, в процессе измерения пе изменяется. Поток излучения второго вспомогательного источника 5 перекрывается диафрагмирующей шторкой 6, укреплен /ой на валу небольшого реверсивного двигателя 7. Со шторкой связана стрелка показывающего прибора 8, по шкале которого отсчитывает ся- значение толщины материала или толщины покрытия.

Ионизационные токи камер имеют противоположные направления. Поэтому по высокоомному сопротивле ию R протекает разность этих токов. Возникающее на этом сопротивлении постоянное напряжение того или иного знака усиливается усилителями 9 и 10. Для того чтобы не применять усилитель постоянного тока и избежать таким образом трудностей, связанных с дрейфом нуля такого усилителя, управляющая сетка входной лампы периодически (50 раз в 1 сек) отключается от собирающего электрода камеры и замыкается на землю. В качестве усилителя используют обычный усилитель низкой частоты с реостатно-емкостной связью. На выход усилителя включен реверсивный двигатель с диафрагмирующей шторкой на валу.

Если разность токов двух половин камеры не равна нулю, то на двигатель поступает сигнал определенной фазы. Направление вращения двигателя выбрано так, что поворот диафрагмирующей шторки приводит к уравниванию ионизационных токов. Напряжение на высокоомном сопротивлении при этом становится равным нулю, и двигател) останавливается. При изменении толщины (или толщины покрытия) изменяется ток в рабочей половине камеры, на высокоомном сопротивлении снова возникает напряжение, двигатель приводится во вращение и вновь уравнивает токи камер. Таким образом, каждому значению толщины (или толщииы покрытия) соответствует определенное положение шторки, являющееся, следовате.1ьио, мерой толщины (или толщины покрытия) контролируемого материала.

Положение шторки, а следовательно, и результат измерения практически не зависит от изменения давления газа в камере, от колебаний величины высокоомного сопротивления, от изменений коэффициента усиления усилителя и аналогичных факторов, так как в момент отсчета показаний ионизационные токи камер равны по абсолютной величине. Поэтому и изменения этих параметров, практически не вносят погрещностей в определение толпщны (или толщины покрытия), контролируемого материала.

Два вспомогательных источника применены для увеличения угла поворота шторки на единицу изменения толщины (или толщины покрытия) в стучаях, когда задают пебольшой диапазон измерения, перекрывающий лишь малую часть кривой, поглощение выбранного радиоактивного изотопа (при измерении толщины) или кривой зависимости интенсивности отраженного излучения от толщины подложки и покрытия (при измерении толщины покрытий), Потоки излучения от обоих этих источников подбираются при настройке прибора таким образом, чтобы их сумма была достаточна для уравнивания токов в камере при максимальном значении потока излучения, попадающего в рабочую половину камеры, а поток излучения одного нерег лируемого вспомогательного источника (второй источник полностью закрыт диафраг.мирующей шторкой) уравнивал бы ионизационные токи в камере при минимальном значении потока излучения, попадаюпдего в рабочую половину камеры.

Регулируемый вспомогательный источник имеет форму полудиска с переменным внешним радиусом. Зависимость этого радиуса от угла выбирается такой, чтобы получить линейную шкалу (или шкалу другого заданного вида) показывающего нрибора.

Стрелка показывающего прлбора соединена со шторкой потенцнометрической следящей системой. Для того чтобы можно было значение толщиаы (или толщины покрытия) отсчитывагь по одной и той же шкале при известных ограниченных изменениях плотности и химического состава контролируемого материала в схему noKaaHBaioHiero прибора введены два добавочных сопротивления RI и 2, включенные последовательно с потенциометром Я. Лимбы этих сопротивлений, нри настройке прибора градуируются на определенные марки контролируемого материала

Показывающий прибор, кроме основиой стрелки, дополнительную, связанную с основной нри помоши повышающей шестеренчатой передачи, и вторую шкалу, служащую для отсчета отклонений толщины (или толщины покрытий) от заданного значения. Для этого дополнительная стрелка устанавливается на нуль этой второй шкалы в момент, когда показания по основной шкале равны заданному значению.

Для сокращения времени установления показаний при последовательном измерении ряда образцов близких толщин, в схему прибора введено электронное реле // (фиг. 1 и 2), автоматически останавливающее реверсивный двигате.|1ь при резком увеличении сиг1на,та в тракте усилителя. Такое резкое увеличение сигнала возникает, когда образец удаляется из измерительного зазора прибора. Таким образом, шторка и стрелка прибора «запоминают результат очередного измерения и, если голш;ина следующего образца близка к толщине предыдущего, время установления показаний существенно сокращается.

Естественный предел точности измерения кладут флюктуации ионизационного тока, связанные со статистической природой радиоактивного распада. При измерениях в широком диапазоне абсолютная и относительная величины этих флюктуации меняются в зависимости от мгновенного значения толщины (или толщины покрытия) контролируемого материала. Каждому значению толщины соответствует некоторое оптимальное значение коэффициента усиления усилителя, достаточное для поворота двигателя и не приводящее к чрезмерным колебаниям стрелки вследствие статистических флюктуации ионизационного тока. Для автоматической регулировки чувствительности усилителя на одном валу со шторкой укреплен движок потенциометра 12 (фиг. 1 и 2), изменяющего коэффициент усиления усилителя при изменении толщины (или толщины покрытия) контролируемого материала.

Предмет изобретения

Прибор для автоматического бесконтактного измерения то.шищы листовых .материалов, а также толщины покрытий, действие которого основано на измерении остаточного излучения с помощью двух ионизационных камер, включенных по дифференциальной схеме с автоматической компенсацией, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высокой точности измерений в небольшом диапазоне толщин, применен вспомогательный источник излучения, выполненный в виде нолудиска с переменным внешним радиусом, позволяющим получить линейную шкалу измеряемой величины.

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Л и11истров СССР Редактор Л. Н. ТокмаковГр. 164

,ац11онно-1:здате.;1ьск1и| отдел.Подп. к печ. 26.V-60 г.

Объем 0,34 п. л.Зак. 4804Тираж 780Цена ГУ) ivor:.

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССГМосква, Петровка, 14.