РАДИОИЗОТОПНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР ПОКРЫТИЙ Советский патент 1995 года по МПК G01B15/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины или поверхностной плотности покрытий.

Целью изобретения является упрощение калибровки путем обеспечения полуавтоматического определения и ввода калибровочных констант при последовательном измерении трех мер в режиме калибровки.

На чертеже приведена функциональная схема радиоизотопного толщиномера.

Радиоизотопный толщиномер покрытий содержит измерительный преобразователь 1, последовательно соединенные генератор 2 импульсов, первый счетчик 3 импульсов и первый дешифратор 4, второй счетчик 5 импульсов, триггер 6, два элемента И 7 и 8, умножитель 9, вычитатель 10, делитель 11, мультиплексор 12, регистр 13, три задатчика 14, 15 и 16 калибровочных констант, три одновибратора 17, 18 и 19, резистор 20 и переключатель 21, соединенные последовательно между шиной питания и корпусом, элемент ИЛИ 22, сумматор 23, второй умножитель 24, второй делитель 25, четыре буфера 26, 27, 28 и 29, последовательно соединенные третий счетчик 30 и второй дешифратор 31, второй элемент ИЛИ 32, последовательно соединенные третий элемент И 33, четвертый 34 и пятый 35 одновибраторы, задатчик 36 измеряемой величины и пусковую кнопку 37, которая соединена с входом сброса триггера 6, входами установки первого 3 и второго 5 счетчиков импульсов и третьим входом второго элемента ИЛИ 32, выход которого соединен с входом сброса задатчика 14 первой калибровочной константы, вход записи которого соединен с вторым выходом второго дешифратора 31, первый выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ 32, первый вход которого соединен с входом сброса третьего счетчика 30 импульсов, входом разрешения мультиплексора 12 и цепью, соединяющей резистор 20 и переключатель 21, информационные входы второго счетчика 5 соединены с выходами задатчика 14 первой калибровочной константы, входы которого соединены с входами первого буфера 26, вторыми входами умножителя 9, выходами второго счетчика 5 импульсов, вторыми входами вычитателя 10, входами первого элемента ИЛИ 22, первыми и вторыми входами сумматора 23, вторыми входами второго делителя 25 и мультиплексора 12, выходы которого соединены с входами регистра 13, выход первого дешифратора 4 соединен с входами разрешения счета первого 3 и второго 5 счетчиков импульсов, счетным входом третьего счетчика 30 импульсов и входом первого одновибратора 17, выход которого соединен с входом разрешения первого умножителя 9 и входом второго одновибратора 18, выход которого соединен с входом разрешения первого делителя 11, входом записи регистра 13, первым входом третьего элемента И 33 и вторым входом записи задатчика 16 третьей калибровочной константы, первый вход записи которого соединен с выходом третьего одновибратора 19 и первым входом записи задатчика 15 второй калибровочной константы, второй вход записи которого соединен с выходом пятого одновибратора 35 и входом разрешения второго делителя 25, первые входы первого умножителя 9 соединены с выходами задатчика 15 второй калибровочной константы, входы которого соединены с выходами первого 26 и четвертого 29 буфера, первые входы вычитателя 10 соединены с выходами задатчика 16 третьей калибровочной константы, входы которого соединены с выходами второго 27 и третьего 28 буфера, выходы первого умножителя 9 соединены с первыми входами первого делителя 11, вторые входы которого соединены с выходами вычитателя 10 и первыми входами второго умножителя 24, вторые входы которого соединены с выходами задатчика 36 измеряемой величины, выходы первого делителя 11 соединены с первыми входами мультиплексора 12 и входами третьего буфера 28, выход первого элемента ИЛИ 22 соединен с входом установки триггера 6, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого 7 и второго 8 элемента И, выходы которых соединены соответственно с входом сложения и вычитания второго счетчика 5 импульсов, первые входы элементов И 7 и 8 объединены и соединены с выходом измерительного преобразователя 1, выходы второго умножителя 24 соединены с первыми входами второго делителя 25, выходы которого соединены с входами четвертого буфера 29, выходы сумматора 23 соединены с входами второго буфера 27, входы выбора первого 26 и второго 27 буфера соединены с входами третьего одновибратора 19 и третьим выходом второго дешифратора 31, четвертый выход которого соединен с входами разрешения третьего 28 и четвертого 29 буфера и вторым инверсным входом третьего элемента И 33, вход разрешения второго умножителя 24 соединен с выходом четвертого одновибратора 34.

Радиоизотопный толщиномер покрытий работает следующим образом.

Измерительный преобразователь 1, содержащий источник, ионизирующее излучение которого взаимодействует с объектом измерения, преобразует измеряемую величину, например толщину покрытия в радиационный сигнал, который при помощи детектирующего преобразования преобразуется в серию импульсов со статистическим распределением во времени по закону Пуассона, информативным параметром которых является их средняя частота. Эти импульсы с выхода измерительного преобразователя 1 через элементы И 7 или 8 подаются на счетный вход второго счетчика 5 импульсов. С выхода генератора 2 импульсы со стабильной частотой подаются на счетный вход первого счетчика 3 импульсов.

При нажатии на пусковую кнопку 37 триггер 6 устанавливается в нулевое состояние, первый счетчик 3 импульсов устанавливается в исходное состояние на объем счета, определяющий длительность цикла измерения, а во второй счетчик 5 импульсов заносится число с первого задатчика 14 первой калибровочной константы. Если установленное в первом счетчике 3 время изменения отлично от нуля, то на выходе дешифратора 4 появляется сигнал единичного уровня, который разрешает счет первого 3 и второго 5 счетчиков импульсов. После отпускания пусковой кнопки 37 снимается блокировка входов установки первого 3 и второго 5 счетчиков импульсов и начинается цикл измерения, во время которого импульсы с выхода измерительного преобразователя 1 проходят через элемент И 8 на вычитающий вход второго счетчика 5 и вычитаются от установленного в счетчик 5 перед началом цикла измерения числа, а импульсы с выхода генератора 2 поступают на счетный вход первого счетчика 3 импульсов. При поступлении на вход второго счетчика 5 количества импульсов, равного установленному в начале цикла измерения, он окажется в нулевом состоянии, при этом через элемент ИЛИ 22 триггер 6 переходит в единичное состояние, сигнал с его инверсного выхода закрывает второй элемент И 8, а сигнал с прямого выхода триггера 6 открывает первый элемент И 7, т.е. переключает второй счетчик 5 с вычитания на сложение. В конце цикла измерения, когда первый счетчик 3 окажется в нулевом состоянии, сигнал с выхода дешифратора 4 блокирует первый 3 и второй 5 счетчики импульсов. По завершении цикла измерения во втором счетчике 5 будет записан результат
N = T - N (1) где - средняя частота импульсов на выходе измерительного преобразователя, имп/с;
Т - время измерения, с;
N_o - число, записанное в задатчике 14.

Сигнал с выхода первого одновибратора 17 запускает умножитель 9, на выходе которого через время, необходимое для выполнения операции умножения, появится результат умножения числа (1) на число, записанное в задатчике 15 второй калибровочной константы, длительность импульса на выходе первого одновибратора 17 должно быть больше, чем максимальное время операции умножения. После окончания импульса на выходе первого одновибратора 17 появляется импульс на выходе второго одновибратора 18, который запускает делитель 11. После выполнения операции деления выходной код результата деления через мультиплексор 12 подается на вход регистра 13, в котором он записывается при окончании импульса на выходе второго одновибратора 18. Результат измерения толщиномера, записанный в регистре 13,
Z = CN |(B - N) |, (2) где С - число, записанное в задатчике 15 второй калибровочной константы;
В - число, записанное в задатчике 16 третьей калибровочной константы.

Если градуировочная характеристика - зависимость средней частоты импульсов на выходе измерительного преобразователя 1 от измеряемого параметра Х имеет экспоненциально возрастающую
= + A(1^-) (3) или экспоненциально убывающую
n = + Ae^-ax (4) зависимость, где , А, а и - коэффициенты, то результат измерения (выражение 2) устройства описывается такой же монотонно возрастающей зависимостью от измеряемого параметра, как и у прототипа, имеющей точку перегиба, вокруг которой она мало отличается от прямой.

Для калибровки толщиномера необходимо включить переключатель 21, использовать три меры с значениями: О,Х₁ и Х₂ где
Х₂ = 2Х₁ (5)
Поставить на измерительный преобразователь 1 меру без покрытия и нажать пусковую кнопку 37, при этом через второй элемент ИЛИ 32, задатчик 14 первой калибровочной константы обнуляется и второй счетчик 5 импульсов будет установлен в нулевое состояние. На выходе первого элемента ИЛИ 22 появится сигнал нулевого уровня, который приложен к входу установки триггера 6; в результате он установится в состояние, при котором на обоих (прямом и инверсном) выходах имеется сигнал единичного уровня. В первом счетчике 3 импульсов заносится число, определяющее время измерения. При отпускании пусковой кнопки снимается сигнал сброса триггера 6 и он переходит в единичное состояние, т. е. при начале цикла измерения импульсы от измерительного преобразователя 1 проходят через элемент И 7 на вход сложения второго счетчика 5 импульсов. В конце цикла измерения, когда сигнал с выхода дешифратора 4 блокирует счет первого 3 и второго 5 счетчика, во втором счетчике 5 будет записан результат измерения
N_o= T, (6) где - средняя частота импульсов на выходе измерительного преобразователя 1 при нулевом значении измеряемого параметра.

Сигнал с выхода дешифратора 4 переводит третий счетчик 30 из нулевого состояния в первое и на втором выходе второго дешифратора 31 появится сигнал нулевого уровня, который перепишет результат измерения (выражение 6) в задатчик 14 первой калибровочной константы и через мультиплексор 12 записывает результат в регистр 13.

Поставить на измерительный преобразователь 1 меру - Х₁ и нажать пусковую кнопку 37. После окончания цикла измерения третий счетчик 30 переходит во второе состояние и сигнал с третьего выхода второго дешифратора 31, открывает первый 26 и второй 27 буфер и запускает третий одновибратор 19. По окончании импульса третьего одновибратора 19 результат измерения -N1 через первый буфер 26 заносится в задатчик 15 второй калибровочной константы, а в задатчике 16 третьей калибровочной константы через второй буфер 27 записывается с выхода сумматора 23 двойной результат этого измерения - 2N₁.

Поставить на измерительный преобразователь 1 меру - Х₂ на задатчике 36 измеряемой величины, задать значение этой меры - Х₂ и нажать пусковую 37. После окончания времени измерения третий счетчик 30 переходит в третье состояние и сигнал четвертого выхода дешифратора 31 открывает третий 28 и четвертый 29 буфер и третий элемент И 33. Одновременно сигналом с выхода дешифратора 4 запускается первый одновибратор 17, который запускает умножитель 9, и по окончании операции умножения запускает второй одновибратор 18, запускающий делитель 11. После окончания операции деления результат деления
B = (7)
через третий буфер 28 заносится в задатчик 16 третьей калибровочной константы и через третий элемент И 33 запускает четвертый 34 и пятый 35 одновибраторы, которые соответственно запускают вторые умножитель 24 и делитель 25. По окончании импульса с выхода пятого одновибратора 35 результат деления
C = (8) через четвертый буфер 29 заносится в задатчик 15 второй калибровочной константы. При этом толщиномер откалиброван для измерения в единицах измеряемого параметра.

Изобретение относится к радиоизотопным приборам неразрушающего контроля и позволяет упростить калибровку толщиномера за счет введения в толщиномер, содержащий измерительный преобразователь 1, генератор 2, счетчик 3, дешифратор 4, счетчик 5, триггер 6, элементы И 7 и 8, умножитель 9, вычитатель 10, делитель 11, мультиплексор 12, регистр 13, три задатчика 14, 15 и 16 калибровочных констант, три одновибратора 17, 18 и 19, резистор 20, переключатель 21, элемент ИЛИ 22, сумматор 23, умножитель 24, делитель 25, четырех буферов 26, 27, 28 и 29, счетчик 30, дешифратор 31, элемент ИЛИ 32, элемент И 33, одновибраторы 34 и 35, задатчик 36 и пусковой кнопки 37. Это позволяет ускорить калибровку и упростить работу оператора за счет полуавтоматической калибровки томциномера. Для проведения калибровки устройства измеряется три различные меры, по результатам измерений вычисляются калибровочные константы, которые заносятся в задатчики 14, 15, 16 калибровочных констант и используются при переводе числа импульсов радиационного сигнала в значение толщины измеряемого покрытия в метрических единицах. 1 ил.

РАДИОИЗОТОПНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР ПОКРЫТИЙ, содержащий измерительный преобразователь, последовательно соединенные генератор импульсов, первый счетчик импульсов и дешифратор, второй счетчик импульсов, триггер, вход сброса которого соединен с входами установки первого и второго счетчика импульса, два элемента И, умножитель, выключатель, делитель, мультиплексор, регистр, информационные входы которого соединены с выходами мультиплексора, три задатчика калибровочных констант, три одновибратора, резистор и переключатель, соединенные последовательно между шиной питания и корпусом, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами второго счетчика импульсов и вторыми входами умножителя и вычитателя, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами делителя, выход которого соединен с первыми входами мультиплексора, вход разрешения которого соединен с общей точкой соединения резистора и переключателя, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элемента И, выходы которых соединены соответственно с входом сложения и вычитания второго счетчика импульсов, а первые входы элементов И объединены и соединены с выходом измерительного преобразователя, выход дешифратора соединен с входами разрешения счета первого и второго счетчика импульсов и входом первого одновибратора, выход которого соединен с входом разрешения умножителя и входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом разрешения делителя и входом записи регистра, выходы первого, второго и третьего задатчиков калибровочных констант соединены соответственно с входом установки второго счетчика импульсов, первыми входами умножителя и вычитателя, отличающийся тем, что, с целью упрощения и ускорения калибровки, он дополнительно содержит сумматор, вторые умножитель и делитель, четыре буфера, последовательно соединенные третий счетчик импульсов и второй дешифратор, второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные третий элемент И, четвертый и пятый одновибраторы, задатчик измеряемой величины и пусковую кнопку, задатчики калибровочных констант выполнены с входами записи информации, информационные входы задатчика первой калибровочной константы соединены с входами первого буфера, первыми и вторыми входами сумматора, вторыми входами мультиплексора и второго делителя, выходы которого соединены с входами четвертого буфера, выходы которого соединены с выходами задатчика второй калибровочной константы и выходами первого буфера, выходы сумматора соединены с входами второго буфера, выходы которого соединены с входами задатчика третьей калибровочной константы и выходами третьего буфера, входы которого соединены с выходами первого делителя, первые входы второго делителя соединены с выходами второго умножителя, первые входы которого соединены с выходами вычитателя, а вторые входы - с выходами задатчика измеряемой величины, выходы выбора первого и второго буфера соединены с входами третьего одновибратора и третьим выходом второго дешифратора, четвертый выход которого соединен с входами разрешения выбора третьего и четвертого буфера и вторым инверсным входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго одновибратора и вторым входом записи задатчика третьей калибровочной константы, первый вход записи которого соединен с выходом третьего одновибратора и первым входом записи задатчика второй калибровочной константы, второй вход записи которого соединен с выходом пятого одновибратора и входом разрешения второго делителя, вход разрешения второго умножителя соединен с выходом четвертого одновибратора, пусковая кнопка соединена с выходом сброса триггера и третьим входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса задатчика первой калибровочной константы, вход записи которого соединены с вторым выходом второго дешифратора, первый выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с входом разрешения мультиплексора и входом сброса третьего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом первого дешифратора.