Рентгеновский измеритель толщины Советский патент 1992 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к технике измерений, точнее к измерению толщины с помощью рентгеновского излучения, и может быть использовано при измерении толщины проката.

Известен рентгеновский измеритель толщины, содержащий источник переменного напряжения, соединенные с ним рабочий и компенсирующий источ-j

ники излучения, образец толщины, расположенный между компенсирующим источником излучения и детектором излучения, модулятор, вход которого соединен с выходом детектора излучения, фильтр нижних иастот и регистрирующее устройство fj,

Недостатком этого измерителя толщины является невысокая точность

измерения, обусловленная влиянием изменений питающего его переменного напряжения.

Известен рентгеновский измеритель толщины, содержащий источник переменного напряжения, рабочий и компенсационный источники ионизирующего излучения, соединенные с источником переменного напряжения, образец толщины, детектор излучения, установленный так, что излучение от рабочего источника попадает на него че рез рабочий зазор, а от компенсационного источника - через образец толщины, модулятор, вход которого подключен к выходу детектора излучения, фильтр нижних частот, сумматор, регистрирующее устройство и блок сигнала коррекции, вход которого подключен к источнику переменного напряжения и управляющему входу модулятора .

Использование в известном измерителе для такой коррекции суммирования напряжения на выходе модулятора и корректирующего напряжения, сформированного в блоке сигнала коррекции амплитудным ограничением переменного напряжения сетевого питания, не обеспечивает эффективной коррекции вследствие нелинейной (практически экспоненциальной) зависимости величины амплитуды напряжения на выходе модулятора от амплитуды напряжения сетевого питания, при этом возможно появление дополнительной погрешности.

Целью изобретения является повышение точности измерения толщины, в частности снижение случайной соста ляющей погрешности измерения путем компенсации помех от нестабильности источника переменного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что рентгеновский измеритель толщины, содержащий источник переменного напряжения, рабочий и компенсационный источники ионизирующего излучени соединенные с источником переменного напряжения, образец толщины, детектор излучения, установленный так что излучение от рабочего источника попадает на него через рабочий зазор а от компенсационного источника через образец толщины, модулятор, вход которого подключен к выходу детектора излучения, фильтр нижних частот, сумматор, регистрирующее

в

я, ,

to

15

20

25

732150 . S

устройство и блок сигнала коррекции, вход которого подключен к источнику переменного напряжения и управляющему входу модулятора, снабжен нелинейным блоком, последовательно соединенными полосовым фильтром, вход которого подключен к выходу блока сигнала коррекции, вторым нелинейным блоком, вход которого соединен через первый нелинейный блок с вторым входом сумматора, и умножителем, второй вход которого подключен к выходу сумматора, а выход - к регистрирующему устройству, выход модулятора через фильтр нижних частот подключен к первому входу сумматора.

Дополнительное введение в предлагаемый рентгеновский измеритель толщины полосового фильтра, умножителя , первого и второго нелинейных блоков обеспечивает коррекцию изменений выходного сигнала рентгеновского измерителя толщины при изменениях переменного напряжения сетевого питания.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого рентгеновского измерителя толщины.

Рентгеновский измеритель толщины содержит источник 1 переменного наряжения, рабочий и компенсационный источники 2 и 3 ионизирующего излучения, соединенные с источником 1 переменного напряжения, образец толщины, детектор 5 излучения, уста- новленный так, что излучение от рабочего источника 2 попадает на него через рабочий зазор, а от компенсационного источника 3 - через образец толщины, модулятор 6, вход которого подключен к выходу детектора 5 излучения, фильтр 7 нижних частот, сумматор 8, регистрирующее устройство 9 и блок 10 сигнала коррекции, вход которого подключен к источнику 1 переменного напряжения и управляющему входу модулятора 6, а также снабжен нелинейным блоком 11, последовательно соединенными полосовым фильтром 12, вход которого подключен к выходу блока сигнала коррекции, вторым нелинейным блоком 13, которого соединен через первый нелинейный блок 11 с вторым входом сумматора 8, и умножитель 1, второй вход которого подключен к выходу сумматора 9, а выход - к регистрирующему устройству 9, выход модулятора б через фильтр 7 нижних частот

30

35

40

45

ЗС

55

подключен к первому входу сумматора 8.

Рентгеновский измеритель толщины работает следующим образом.

Источник 1 переменного напряжения подает питающие напряжения переменного тока на управляющий вход модулятора 6, на вход блока 10 сигнала коррекции и на источники ионизи- рующего излучения - рабочий 2 и компенсационный 3. Напряжения на источники 2 и 3 рентгеновского излучения подаются в противофазе, что обеспечивает генерацию рабочим 2 и компен- сационным 3 источниками ионизирующего излучения импульсов регтгеновско- го излучения в разные полупериоды переменного напряжения источника 1. Потоки излучения рабочего 2 и компен сационного 3 источников ионизирующего излучения проходят соответственно через контролируемый материал в рабочем зазоре и через образец 4 толщины, и ослабленные поглощением в контролируемом материале и обраЗце Ь, попадают на детектор 5 излучения. Детектор 5 излучения преобразует импульсы ионизирующего излучения в электрические импульсы, пропорцио- нальные интенсивности потоков излучения. Модулятор 6 в соответствии с фазой управляющего напряжения источника 1 преобразует однополярные выходные импульсы детектора 5 излуче- ния в разнополярные. Выходные импульсы модулятора 6 поступают на вход фильтра 7 нижних частот, которы выделяет среднее значение этих импульсов, соответствующее разности потоков излучения, попадающих на детектор 5 излучения, и соответствующее также разности толщин контролируемого материала и образца k в по токах излучения. Фильтр 7 нижних частот осуществляет фильтрацию с постоянной времени, требуемой для рентгеновского измерителя толщины в целом,

С источника 1 переменного напря- жения на вход блока 10 сигнала коррекции поступает переменное напряжение питания рентгеновского измерителя толщины. Блок 10 сигнала коррекции выделяет из входного синусоидаль- ного переменного напряжения питания участки синусоиды с амплитудой, близкой к ее экстремумам. С выхода блока 10 сигнал коррекции поступает на

5

Ю 5- 2530 jй дод$

50 - се вход полосового фильтра 12. Полосовой, фильтр 12 выделяет из сигнала коррекции изменения этого сигнала, влияющие на выходной сигнал рентгеновского измерителя толщины и расположенные в полосе пропускания фильтра 7 нижних частот. Выходной сигнал полосо вого фильтра 12 поступает на входы первого 11 и второго 13 нелинейных блоков.

Характеристика вход - выход первого нелинейного блока 11 реализует инверсную зависимость смещения нуля выгодного сигнала фильтра 7 нижних частот от изменений напряжения источника 1, выделяемых полосовым фильтром 12 на выходе блока 10 CHI- нала коррекции. Поэтому выходной CMI- нал первого нелинейного блока 11 представляет собой инверсное значение помехи, вазываемой на выходе фильтра 7 нижних частот изменениями напряжения источника 1 переменного напряжения.

Сумматор 8 осуществляет суммирование выходных сигналов фильтра 7 нижних частот и первого нелинейного блока 11, при этом компенсируется помеха от изменения напряжения питания, вызвавшего смещение нуля сигнала на выходе фильтра 7 нижних частот.

Характеристика вход - выход второго нелинейного блока 13 реализует обратную зависимость изменения масштаба выходного . сигнала сумматора 8 от изменений напряжения источника 1, выделяемых полосовым фильтром 12 на выходе блока 10 сигнала коррекции. Поэтому выходной сигнал второго нелинейного блока 13 представляет собой обратное значение коэффициента изменения масштаба сигнала на выходе сумматора 8, вызванного изменениями напряжения источника 1 переменного напряжения.

Умножитель 14 осуществляет перемножение выходных сигналов сумматора 8 и второго нелинейного блока 13, при этом корректируется масштаб выходного сигнала сумматора 8 с ко- эффициентом, обратным изменению этого масштаба от вызвавшего его изменения напряжения питания источника 1.

Если напряжение источника 1 стабильно, при изменениях толщины контролируемого материала в рабочем зазоре по отношению к толщине образца Ц

717321

изменяется поглощение ионизирующего излучения источника 2, возникает разница в потоках излучения, попадающих на детектор 5 излучения, на выходе детектора 5 и на выходе модулятора 6 возникают импульсы разной амплитуды, на выходе фильтра 7 нижних частот формируется постоянное напряжение, эквивалентное разности толщин образ- JQ ца А толщины и измеряемого материала. При этом выходное напряжение блока 10 сигнала коррекции практически постоянно, напряжение на выходе поло- сового фильтра 12 мало, первый 11 и второй 13 нелинейные блоки формируют на выходах сигналы, равные соответственно нулю и единице, выходной сигнал фильтра 7 нижних частот передается на регистрирующее устройство 20 9 без изменений.

Если напряжение источника 1 нестабильно (имеет выбросы, провалы и т.п.). то имеют аналогичные изменения и потоки излучения источников 2 25 и 3. Даже при постоянной толщине контролируемого материала возникает меняющаяся разность потоков, попадающих на детектор 5 излучения, и соответственно возникает разностный сиг- JQ нал на выходе фильтра 7 нижних частот. Упрощенно можно принять зависимость этого сигнала от вызвавших его изменений переменного напряжения источника линейной. При изменениях напряжения источника 1 выходное напряжение блока 10 сигнала коррекции и напряжение на выходе полосового фильтра 12 имеют аналогичные изменения, на выходах первого 11.и вто- . рого 13 нелинейных блоков появляются сигналы компенсации смещения нуля и коррекции масштаба сигнала отклонения толщины. Поэтому на выходе умножителя И формируется сигнал,

50 . 8 эквивалентный отклонению толщины контролируемого материала от толщины образца , помехи, обусловленные нестабильностью напряжения источника 1, корректируются. Скорректированный сигнал поступает на регистрирующее устройство 9, которое фиксирует измеренное значение.

Формула изобретения

Рентгеновский измеритель толщины, содержащий источник переменного напряжения, рабочий и компенсационный источники ионизирующего излучения, соединенные с источником переменного напряжения, образец толщины, детектор излучения, установленный так, что излучение от рабочего источника попадает на него через рабочий зазор а от компенсационного источника - через образец толщины, модулятор, вход которого подключен -к выходу детектора излучения, фильтр нижних частот, сумматор, регистрирующее устройство, и блок сигнала коррекции, вход которого подключен к источнику переменного напряжения и управляющему входу модулятора,отличающий с я тем что, с целью повышения точности измерения, он снабжен нелинейным блоком, последовательно соединенными полосовым фильтром, вход которого подключен к выходу блЬ ка сигнала коррекции, вторым нелинейным блоком, вход которого соединен через первый нелинейный блок, с вторым входом сумматора, и умножителем , второй вход которого подключен к выходу сумматора, а выход - к регистрирующему устройству, выход модулятора через фильтр нижних частот подключен к первому входу сумматора.

Изобретение относится к измерению толщины с помощью рентгеновского излучения и может быть использовано для измерения толщины плоских материалов, например проката в металлургии . Целью изобретения является повышение точности измерения толщины, в частности снижение случайной составляющей погрешности измерения путем компенсации помех от нестабильности источника переменного напряжения. Блок сигнала коррекции выделяет из входного синусоидального переменного напряжения питания участок синусоиды с амплитудой, близкой к ее экстремумам. С выхода блока нала коррекции сигнал поступает на вход полосового фильтра, который выделяет из него изменения этого сигнала , влияющие на выходной сигнал рентгеновского измерителя толщины и расположенные в полосе пропускания фильтра нижних частот. Сигнал из полосового фильтра поступает на входы первого и второго нелинейных блоков. Сумматор осуществляет суммирование выходных сигналов фильтра нижних частот и первого нелинейного блока, при этом компенсируется помеха от изменения напряжения питания, вызвавшего смещение нуля сигнала на выходе фильтра нижних частот. При этом выходное напряжение блока сигнала коррекции и напряжение на выходе полосового фильтра имеют аналогичные изменения, а на выходах двух нелинейных блоков появляются сигналы компенсации. 1 ил, I (/ ч со to ел