Радиоизотопный способ измерения толщины материала радиоизотопным толщиномером Советский патент 1992 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к радиоизотопным способам измерения толщины материала.

Целью изобретения является упрощение градуировки при экспоненциальном характере зависимости излучения от измеряемой величины путем использования при градуировке двух известных предельных в диапазоне измерений точек, через которые проводится реальная, принципиально линейная характеристика при условно изменяющейся интенсивности первичного излучения.

На чертеже изображена схема толщиномера для реализации способа.

Толщиномер включает источник 1 гамма-излучения (например из цезия-137), сцинтилляционный детектор 2 излучения, например сцинтилляционный на основе NaY(Tl) совместно с фотоумножителем ФЭУ-93), резистор 3 с переменным сопротивлением (нагрузка фотоумножителя), вольтметр 4 для измерения напряжения на нагрузочном резисторе, а также блок 5 питания. Измерению подвергался стальной лист толщиной 5 мм. В соответствии со способом были выбраны для градуировки две предельные меры, например, и мм. Чкч- чения выходного сигнала детектнруы- цего устройстваj соответствующие этим мерам, равны, например, ,994 В и ,816 В.

Измерение осуществляется следующим образом.

Направляют поток излучения на контролируемый материал (стальной лист толщиной 5 мм) и регистрируют значение выходного сигнала детектирующего устройства, равное 4,700 В. Дополнительно регистрируют значение выходного сигнала при нулевом значении измеряемой величины 5,994 В и опредеО

к

00

оэ

01

м

ляют разность значений выходного сигнала 1,294 В, Повторяют при различных значениях коэффициента передачи детектирующего устройства (значениях сопротивления нагрузочного резистора) вышеперечисленные действия по определению разностей значений выходного сигнала. При этом каждый раз проверяют, попадают ли пары значений выход- ного сигнала в диапазон 5,994-0,816 В Результаты действий сведены в таблицу Вычисляют среднее арифметическое значение разностей &Y (равное, например, 0,641).

Вычисляют искомое значение толщи- ны по уравнению

Y- Л-...., . п АЛ 1 - (Y«-Yk) UY(5,994-0,816) ° 641

4,95 мм,

из которого следует также соотжзше- ние погрешностей определения ДУ и вычисления X

о МА) . HI Yk

Предельное значение Л (AY) -«феде- ляется как двухсторонняя интегральная оценка при заданной доверительной вероятности Д (uY),

где tn - квантиль распределения слу- чайной величины, соответст-- вующая доверительной вероятности Р и числу степеней свободы (п-1);

S - среднее квадратическое отклонение разностей значений выходного сигнала детектирующего устройства п - количество определений раз- иостей значений выходного сигнала детектирующего устройства j ,

Результаты промежуточных расчетов также заносятся в таблицу. Из табличных данных определяют

,349.

По известному S и доверительной вероятности 0,90, которой соответствует квантиль , определяетс

u (uv)0,202 и затем

40

1 Т оТ Г0 20 1 6

Т.о. доверительный интервал, в кото- ром с вероятностью 0,9 находится искомая величина, определяется в видех 4,95±1,6 мм

Q 5

0

5

0

35

40

45

50

55

Доверительный интервал уменьшается с увеличением п.

Предлагаемый способ применим толь ко в тех случаях, когда зависимость интенсивности вторичного излучения от измеряемой величины имеет экспоненциальный характер, так как только при этом условии изменение коэффициента передачи детектирующего устройства аналогично по воздействию на информационный сигнал введению в измерительный зазор дополнительного поглотителя.

В соответствии с предлагаемым способом измерения градуировка сводится к определению двух предельных ъ диапазоне измерения значений выходного сигнала детектирующего устройства, соответствующих пределам измерения измеряемой величины, причем один из пределов - минимальный, соответствующий нулевому значению измеряемой величины. В случае абсорбционных толщиномеров это означает отсутствие материала в зоне измерения, а в случае альбедных толщиномеров покрытий - наличие в зоне измерения только одной подложки без покрытия. Для градуировки в этом случае требуются значительно меньшие трудозатраты, чем в случае градуировки по способу, принятому в качестве прототипа, так как сокращается продолжительность градуировки, упрощаются операции и уменьшается количество необходимого для градуировки оборудования. Кроме того, однозначно линейный характер градуи- ровочной характеристики снимает вопрос о точности восстановления градуировоч- ной характеристики по экспериментальным точкам, представляющий сложную задачу в случаях нелинейных характеристик.

Линейный характер градуировочной зависимости, обеспечиваемый в предлагаемом способе измерения, сохраняется неизменным при различных видах воздействия (при изменении состава контролируемого материала, внешних условий измерений, а такке в течение времени), что в конечном итоге приводит к повышению точности измерения.

Формула изобретен и,я

Радиоизотопный способ измерения толщины материала -радиоизотопным толщиномером, заключающийся в том, что

перед измерением производят градуировку толщиномера, для чего выбирают образцовые меры с толщиной, находящейся в пределах диапазона измерения, последовательно направляют первичный поток излучения на образцовые меры, регистрируют провзаимодействовавший с образцовой мерой поток излучения, направляют первичный поток излучения на контролируемый материал, устанав- ливают необходимый коэффициент передачи детектора, регистрируют вторичный поток излучения и определяют толщину материала, отличающийся тем что, с целью упрошения градуировки при экспоненциальном характере зависимости интенсивности излучения от измеряемой величины, при градуировке выбирают две обрл щовые меры измеряемой величины соответственно с нулевым и конечным Хц значениями толщины в диапазоне измерения, выходные сигналы от которых после регистрации в детекторе составят соответственно YU и YK, регистрируют с помощью детектора вторичный поток излучения .при нулевом значении измеряемой величины, определяют разность

значений зарегистрированных сигналов, соответствующих нулевому и искомому значениям толщины, изменяют значение коэффициента передачи детектора, про™ изводят снова регистрацию сигналов, соответствующих нулевому и искомому значениям контролируемого материала, находят разность значений эарегист- рированных детектором сигналов, повторяют операции от изменения значения коэффициента передачи детектора до нахождения разности значений зарегистрированных детектором сигналов до тех пор, пока не будет обеспечена заданная точность измерения с учетом отбора только тех пар зарегистрированных детектором значений выходного сигнала, которые попадают в диапазон значений , соответствующих образцовым мерам, вычисляют среднее арифметическое значение UY , разностей отобранных пар зарегистрированных детектором значений выходного сигна- 5 ла, вычисляют искомое значение измеряемой величины X по формуле

0

i

Xl™H™KY7f AY

Изобретение относится к измерительной технике, а в частности к радиоизотопным способам измерения толщины материала. Целью изобретения является упрощение градуировки при экспоненциальном характере зависимости излучения от измеряемой величины путем использования при градуировке двух известных предельных в диапазоне измерения точек, через которые проводится реальная, принципиально линейная характеристика при условно изменяющейся интенсивности первичного излучения. Значение измеряемой величины объекта контроля определяется по линейной зависимости измеряемой величины от среднего значения множества разностей пар значений выходного сигнала детектора. 1 ил.

V

Т