Способ градуировки радиоизотопного толщиномера Советский патент 1991 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к методам градуировки радиоизотопных приборов технологического контроля.

Цель изобретения - повышение точности градуировки толщиномера путем использования трех наборов аттестованных мер поверхностной плотности: одного натурного и двух базовых наборов, материалы которых подбирают по эффективным атомным номерам, а проверочную градуировочную характеристику строят с учетом участков с минимальной погрешностью градуировочных зависимостей двух базовых наборов.

На чертеже изображены градуировоч- ные характеристики (ГХ), иллюстрирующие способ:

ГХ1 построена по полному набору базовых образцов поверхностной плотности (ОБПП1);

ГХ2 построена по полному набору базовых образцов поверхностной плотности (ОБПП2);

ГХ2 построена из ГХ1 по полному набору базовых образцов поверхностной плотности (ОБПП2);

ГХН построена по полному набору натурных мер поверхностной плотности (НМПП);

О 00

ю

Х|

XJ ел

ГХ ч построена из ГХ1 при ограниченном количестве натурных мер НМПП.

Способ поясняется примером конкретного построения градуировочной характеристики (ГХ) радиоизотопного абсорбционного толщиномера с источником ионизирующего излучения (НИИ) на базе изотопа Cs для измерения натурного материала - стали (атомный номер ZH 26) в диапазоне поверхностных плотностей (ПП) от 0,27-Ю5 до 4,4-Ю5 г/м2 при наличии четырех натурных мер поверхностной плотности (НМПП) с пределом дополнительной погрешности ГХ, обусловленной ограниченным количеством натурных мер 5i ±1 %.

Способ осуществляют следующим образом.

Выбирают аттестованные наборы базовых образцов поверхностной плотности ОБПП1 и О БПП2 по формуле IZH - Zi I I Zi - Za I соответственно из меди (Zi 29) и алюминия (Z2 13) в количестве, обеспечивающем погрешность ГХ базовых материалов меньше 5js, например, 1/3 4j .

Последовательно на каждый образец направляют излучение от НИИ и регистрируют значение выходного сигнала радиоизотопного измерительного преобразователя (РИП).

В таблице приведены нормированные значения измеренного выходного сигнала Уморм для наборов образцов Си, AI, четырех образцов стали, а также данные для полного набора образцов стали, используемые для оценки точности предлагаемого способа построения ГХ. Нормировка делается так, чтобы при открытом затворе НИИ и отсутствии образца в зоне.измерения (П 0) Унорм 1, а при закрытом затворе ИИИ Кнорм 0.

Относительная погрешность базовых и натурных образцов ПП 0,1%, погрешность измерения выходного сигнала РИП

0,01% с учетом коэффициента физической чувствительности метода Кфч 5,

где 3И - относительное изменение измеряемого сигнала, П - относительное изменение измеряемой ПП, погрешность измерения сигнала, перенесенная на ПП, составляет

± 0,05%. Поэтому погрешность базовых ГХ 0,15%.

Далее по приведенным в таблице данным для ОБПП1 и ОБПП2 строят ГХ1 и ГХ2, используя функцию параметрического вида

fa(n) Xit

+ Х3ГХ П + ,(1)

где Xj - параметры, определяемые по экспериментальным данным из таблицы для соответствующих образцов (1 1,26). Для

нахождения параметров Х| используют метод вариационно-взвешенных квадратичных приближений (ВВКП). Тогда ГХ1 для меди имеет вид

facu(n) 0,85483-Га73906 10 п +

+ 0,09340

,-0,46288 10 П

10+ 0,05177 . j-1.83073 ю-п

ГХ2 для алюминия имеет вид

(2)

ТаЛ (П) 0,87384 -1-0.74694-10 П +

+ 0,06326 Г0-39682 +

+ 0,062290 . ГМ3047 10ГЧ(3)

Затем из базовой функции ГХ1 ТаСи(П), используя приведенные в таблицы данные для ОБПП 2, строят такую ГХ2 , ТапА1(П), чтобы ее относительное отклонение от ГХ2 faAI(n), рассчитанное по формуле (4), не превышало заданного значения предела дополнительной погрешности (5, ±1%.. . Пп-П . ,ПЛО, «

5

0

5

0

fan (у) - обратная ky fan (П) функция.

Для этого последовательно изменяют значения параметров функции ГХ1, начиная с одного и постепенно увеличивая количество варьируемых параметров. При каждом изменении параметра проверяют значение 5 по формуле (4), Варьирование параметров выполняют до тех пор, пока не будет выявлено сочетание параметров, при котором значение & станет меньше заданного предела дополнительной погрешности ± 1%. В данном случае наиболее чувствительными к изменению материала оказываются параметры Xi и Хз выражения (1). Значение этих параметров определяют методом ВВКП по данным таблицы для ОБПП 2.

Найденная таким образом ГХ2 д| имеет вид

AI/

fan (П) 0,87882 + 0,06934

-0,46288 10 П

|-0,73906-Ю П + ,-fr

,-1. 83073-10TI

(5)

+ 0,05177

Затем, используя данные, приведенные в таблице для НМПП, из базовой функции ГХ1си аналогичным образом строят ГХ Ст для натурного материала - стали. При этом

определяют методом ВВКП численные значения только тех параметров (Xi и Хз) функции ГХЧси, изменением которых было достигнуто построение ГХ2 д| с заданным значением погрешности д ± 1 % для алюминия, больше отличающегося по Z от первого базового материала, чем натурный материал, что соответствует соотношению |2ст - Zcul IZcu - ZAI . Найденная таким образом ГХ ст, являющаяся искомой граду- ировочной характеристикой толщиномера для измерения заданного материала, имеет

вид

fanCT(n) 0,87194-1

-0,73906-10 П

+ 0,07629

-0,46288-10 5П

+ 0,05177-Г1 8307310 п.(6)

Для оценки тс ности ГХ СТ относительно ГХст построим ГХст, используя функцию (1) и приведенные в таблице данные для полного набора НМПП стали

таст(Л) 0,86573-Г0 75239 10 +

+ 0,09233

|-0,45884 -10 П + -1,89041-10 П

+ 0,04194- |- .(7)

Таким образом, задача построенная ГХ ст натурного материала с заданной точностью сводится к определению меньшего числа неизвестных параметров.

В этом примере достаточно даже одной натурной меры соответствующей точности для определения коэффициентов Xi и Хз, учитывая их линейную связь из условия нормировки Хз 1 - Xi -0,05177.

Используя большее количество натурных мер, можно повысить точность определения указанных параметров, а поэтому и самой ГХ ст. Следовательно, способ позволяет достигнуть заданную дополнительную погрешность градуировки по натурным мерам при их ограниченном количестве и обеспечивает повышение точности градуировки толщиномера. Кроме того, обеспечивается создание метрологического обеспечения для радиоизотопных толщиномеров, предназначенных для измерения материалов, изготовление натурных мер из которых затруднительно.

Формула изобретения Способ градуировки радиоизотопного толщиномера, заключающийся в том, что выбирают аттестованные натурные меры поверхностной плотности (НМПП) материала с эффективным атомным номером ZH, для измерения которого предназначен толщиномер, с последовательно изменяющейся

плотностью (ПП) в диапазоне измерения, последовательно направляют на НМПП излучение от рабочего источника ионизирующего излучения (ИИИ) и для каждой из них 5 регистрируют значение выходного сигнала, выбирают аттестованные образцы ПП первого базового набора (ОБПП1) с последовательно изменяющимися в диапазоне измерения значениями ПП, число которых

0 определяется из условия обеспечения заданного предела погрешности градуировоч- ной характеристики (ГХ) & толщиномера, последовательно направляют на ОБПП 1 излучение от рабочего ИИИ, для каждого из

5 них регистрируют значение выходного сигнала и строят градуировочную характеристику ГХ1 зависимости выходных сигналов для ОБПП1. используя функцию параметрического вида, параметры которой определя0 ют по измеренным значениям выходных сигналов для ОБПП1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности ГХ толщиномера, дополнительно выбирают аттестованные образцы второго базового

5 набора (ОБПП2) с последовательно изменяющимися значениями ПП в диапазоне измерения, число которых определяется из условий обеспечения заданного предела погрешности ГХ dT толщиномера, при этом эф0 фективные атомные номера Zi и Z2 материалов базовых наборов должны отвечать соотношению (ZH - Zi) (Zi - Z2), на ОБПП2 последовательно направляют излучение от рабочего ИИИ, для каждого из них

5 регистрируют значение выходного сигнала, строят градуировочную характеристику ГХ2 зависимости выходных сигналов для ОБПП2, используя также функцию параметрического вида, параметры которой опреде0 ляют по измеренным значениям выходных сигналов для ОБПП2, строят градуировочную характеристику ГХ2 , используя значение выходных сигналов для ОБПП2 и функцию ГХ1 с ее параметрами, находят

5 разность ГХ2 и ГХ2 , сравнивают ее с заданным значением дополнительной погрешности dj,, если разность превышает это значение, то изменяют численное значение одного из сочетаний параметров ГХ1 и каж0 дый раз производят построение ГХ2 и сравнение ее с ГХ2 до тех пор, пока не будет получено сочетание параметров, при котором их разность станет не более значения dj, строят ГХ зависимости выходных сигна5 лов для НМПП, используя ГХ1 с численными значениями ее параметров, кроме выявленного сочетания, численные значения параметров которого определяют по значениям выходных сигналов для НМПП.

3

as9

гхг

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к методам градуировки радиоизотопных приборов технологического контроля. Цель изобретения - повышение точности градуирозки тол- щиномера путем использования трех наборов аттестованных мер поверхностной плотности: одного натурного и двух базовых наборов, материалы которых подбирают по эффективным атомным номерам, а проверочную градуировочную характеристику строят с учетом участков с минимальной погрешностью градуировочных зависимостей двух базовых наборов. Используя измерения мер первого базового набора строят градуировочную характеристику ГХ1 зависимости выходных сигналов для мер этого набора, используя функцию параметрического вида, параметры которой определяют по измеренным значениям выходных сигналов от этих мер, аналогично строят ГХ2, применяя измерения мер второго базового набора. После этого строят проверочную градуировочную характеристику ГХ2 перехода с ГХ1 на ГХ2, определяют точность перехода и выбирают сочетание параметров функции ГХ1, изменяя которые можно достичь перехода с требуемой погрешностью построения градуировочной характеристики толщиномера. Установив такие сочетания, строят градуировочную характеристику толщиномера как зависимости выходных сигналов для имеющихся натурных мер, используя ГХ1 с численными значениями ее параметров, кроме выявленного сочетания, численные значения параметров которого определяют по значениям выходных сигналов для натурных мер. 1 ил.