Радиоизотопный толщиномер Советский патент 1991 года по МПК G01B15/02 

СО

С

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике. Повышение точности измерений достигается за счет использования одного источника 1 ионизирующего излучения и двух идентичных детекторов 4 и 5 излучения. Над одним из детекторов устанавливается эталон ЗГСчетчик 10 фиксирует количество импульсов, зависящее от толщины контролируемого слоя и от толщины эталона, а счетчик 12 - количество импульсов, зависящее от толщины контролируемого слоя. После получения в счетчике 12 числа, равного числу в съеме 14 сравнения кодов, счет импульсов прекращается и подается команда на блок 20 умножения и блок 19 деления на обработку информации с цифроаналоговых преобразователей 15 и 18. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, в частности к ра- диоизотопным автоматическим средствам контроля толщины материалов как в твердом состоянии (тонкие ленты, металлические фольги и др.), так и плотности в жидком, газовом, и может быть использовано на прокатных станах при производстве лент, на газонасосных станциях, газоперегонных заводах и в других областях радиоизотопного приборостроения.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет автоматического изменения времени измерения в зависимости от изменения толщины образца и условий измерения.

На чертеже представлена функциональная схема толщиномера.

Радиоизотопный толщиномер содержит коллимированный источник 1 ионизирующего излучения, расположенный по одну

сторону контролируемого объекта 2, эталон 3, устанавливаемый над одном из двух идентичных детекторов 4 и 5 излучения, располо- женных по другую сторону контролируемого объекта 2 так, что каждый детектор захватывает половину зоны излучения источника, первый и второй усилите- . ли-нормализаторы 6 и 7, первый и второй одновходовые ключи 8 и 9, реверсивный счетчик 10, одновибратор 11. реверсивный счетчик 12, третий многовходооый ключ 13. схему 14 сравнения кодов, первый цифроа- налоговый преобразователь (ЦАП) 15, многопозиционный переключатель 16, многоканальный управляемый ключ 17 с объединенными входами управления, второй ЦАП 18, блок 19 деления, блок 20 умножения, блок 21 индикации и задатчик 22.

Выход детектора 4 соединен через последовательно включенный усилитель-нормализатор 6 и управляемый ключ 8 с входом

О СО

4 СП Ч) СЛ

сложения + реверсивного счетчика 10. Выход детектора 5 соединен через последовательно включенные усилитель-нормализатор 7 и управляемый ключ 9 с вычитающим - входом реверсивного счетчика 10 и счетным входом счетчика 12. Выход реверсивного счетчика 10 соединен через последовательно соединенный управляемый ключ 13 и ЦАП 15 с одним из входов блока 19 деления. Выходы счетчика 12 по- разрядно связаны с входами схемы 14 сравнения и входами многовходового ключа 17. Выходы последнего поразрядно соединены с входами ЦАП 18, выход которых соединен с одним из входов блока 20 умножения. Вто- рой вход последнего соединен с задатчиком 22, а выход - с вторым входом блока 19 деления. Выход последнего соединен с входом блока 21 индикации. Вторые схемы 14 сравнения кодов поразрядно соединены с общими контактами блока 16 переключателей, один из коммутируемых контактов которого соединен с шиной 1, а другой - с шиной О. Выход схемы 14 сравнения соединен с входом S одновибратора. Прямой выход Q одновибратора соединен с объединенными входами управляемых ключей 13 и 17, входами блоков 19,20 и 21 умножения, индикации, с отрицательным полюсом диода и одним концом переменного резистора R3, второй конец которого соединен с положительным полюсом диода и одним концом времязадающего конденсатора СЗ. Второй конец последнего соединен с входом R одновибратора. Обратный выход Q одновиб- ратора соединен с входами ключей 8 и 9 и через дифференцирующую цепь C4-R4 с входом Сброс счетчиков 10 и 12.

Толщиномер работает следующим образом.

В начале цикла измерения сигналом, формируемым при включении питания на дифференцирующей цепи, на вход Сброс реверсивных счетчиков 10 и 12 поступает импульс, устанавливающий их на нуль, а на управляющие входы ключей 8 и 9 с инверсного выхода Q одновибратора 11 подается сигнал, открывающий их, а с прямого выхода Q одновибраторз 11 на управляющие входы ключей 13 и 17 и блоки 19,20 и 21 подается сигнал, закрывающий их, При этом предварительно а блоке 14 сравнения кодов устанавливается переключателями 16 код числа, обеспечивающий заданную статическую погрешность измерения.

Во время счета с детектора 4 через усилитель-нормализатор 6 импульсов и открытый ключ 8 на вход сложения + реверсивного счетчика 10 поступают импульсы средней частоты, определяемые по

известной зависимости. При прохождении через слой среды поток излучения ослабляется по закону

Ni N0exp - /(d+Ad), (1) где NI - поток частиц, прошедших через контролируемый слой (число импульсов):

No - поток частиц (число импульсов), падающих на контролируемый слой;

массовый коэффициент ослабления среды;

р- плотность среды;

(d + Ad) - толщина контролируемого слоя среды плюс толщина эталона.

Из формулы (1) получаем

In|ja v«p(d+Ad).

С выхода детектора 5 через усилитель- нормализатор 7 и открытый ключ 9 на счетный вход счетчика 12 и вычитающий реверсивного счетчика поступают импульсы средней частоты, определяемые формулой

In -Aipd.

На выходе счетчика 12 за время t счета, определяемое кодом (числом), н 5раннйм блоком 16 переключателей, записывается число

Ncp ln t /«pdt,

а в реверсивном счетчике 10 - число (In No -In N1 -In No -In N2)1 ,upAdt. По истечении времени счета (набора заданного числа импульсов, соответствующих коду числа схемы 14 сравнения) на выходе схемы 14 появляется импульс, перекидывающий одновибратор, ключи 8 и 9 закрываются и открываются ключи 13 и 17 и одновременно на блоки 19,20 и21 поступает разрешение на обработку информации.

t,

Выход счетчика 12 через ключи 17 соединяется с входом ЦАП 18, а выход реверсивного счетчика 10 через ключи 13 - с входом ЦАП 15. В преобразователях 18 и 15 числа преобразуются в аналоговые сигналы соответственно /jpdtH/jpAdt. Сигнал fip dt с выхода ЦАП 18 поступает на первый вход блока 20 умножения, на второй вход которого с задатчика 22 поступает сигнал Ad. На выходе блока 20 умножения формируется сигнал /fyoAdtd. поступающий на второй вход блока 19 деления, на первый вход которого в это время с выхода ЦАП 15 подается сигнал ///cAdt. На выходе блока 19 деления формируется сигнал /j/odAt/ /oAdt d, не зависящий от внешних условий и численно равный толщине листа 2. Этот сигнал поступает в блок 21 индикации. Время индикации определяется

постоянной времени одновибратора и может регулироваться.

Следующий цикл измерения начинается по переднему фронту с выхода Q одно- вибратора. Через дифференцирующую цепь C4-R4 происходит обнуление счетчиков 10 и 12, отключаются ключи 8 и 9 и закрываются ключи 13 и 17 и снова начинается описанный выше процесс измерения. Формула изобретения

Радиоизотопный толщиномер, содержащий источник излучения и два идентичных детектора, каждый из которых расположен в половине диаграммы направленности источника излучения, над одним из детекторов установлен эталон, выходы детекторов через усилители и управляемые ключи подсоединены один к суммирующему входу, а другой к вычитающему входу реверсивного счетчика и счетному входу дополни- тельного счетчика, выход последнего через первый блок управляемых ключей и цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП) подключен к одному из входов схемы умножения, второй вход которой соединен с выходом задатчика, а выход схемы умножения соединен с вторым входом блока деления, первый вход блока деления соединен через последовательно включенные второй блок управления ключей и ЦАП с выходом реверсивного счетчика, выход блока деления соединен с входами управления блоков индикации и управления, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен одновибратором с регулируемой длительностью импульса, дифференцирующей цепью обнуления счетчиков и n-входовой схемой сравнения кодов и блоком переключателей, выход схемы сравнения кодов соединен с запускающим входом одновибратора, а первые п-входов схемы сравнения кодов соединены поразрядно с n-выходами дополнительного счетчика и входами блока ключей, вторые n-входов поразрядно соединены с общими контактами двухполюсных переключателей, а коммутируемые контакты последних соединены один с шиной О, а другие с шиной 1 толщиномера, прямой выход одновибратора соединен с входами управления блоков деления, умножения, индикации, объединенными управляющими входами блоков ключей, и с одним из выводов времязадаю- щей цепи одновибратора, а обратный - с входами управления управляемых ключей и с одним выводом конденсатора дифференцирующей цепи обнуления, второй вывод конденсатора соединен с входами обнуления реверсивного и дополнительного счетчиков и с одним выводом резистора цепи обнуления счетчиков, второй вывод резистора соединен с общей шиной.