Устройство для измерения толщины материала

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ МАТЕРИАЛА, содержащее коллимированный источник излучения, два коллимированных детектора, первый счетчик, подключенный к выходу первого детектора, последовательно соединенные второй счетчик и блок вычитания, отл-ичающееся тем, что, с целью повышения точности измерения толщины материала переменной плотности, оно снабжено третьим счетчиком, последовательно соединенньми сумматором, первый вход которого подключен квыходу первого счетчика, первым блоком логарифма отношений и блоком отношений , вторьм блоке логарифма отношений, выход которого подключен к второму входу блока отношений,первый вход подключен к выходу блока вычитания и второму входу сумматора, а второй вход подключен к выходу третьего счетчика и входам блока вычитания и первого блока логариф (Л ма отношенийг, и блоком коммутации, с вход которого подключен к второму детектору, а вькоды соответственно к входам второго и третьего счетчиков. 4ib Од сл ел Ю

ССЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (31) 4(51) G 01 В 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В О

М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭ06РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3610192/18-28 (22) 24.06.83 (46) 23.03.85. Бюл. 9. 11 (7 2) В.А. Забр одский (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при

Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.N. Кирова (53) 531.717.11 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 263170, кл, С 01 В 15/02, 1969.

2. Патент США Р 3767920, кл. С 01 В 15/03, 1973 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТОЛЩИНЫ МАТЕРИАЛА, содержащее коллимированный источник излучения, два коллимированных детектора, первый счетчик, подключенный к выходу первого детектора, последовательно соединенные второй счетчик и блок вычитания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения толщины материала переменной плотности, оно снабжено третьим счетчиком, последовательно

/ соединенными сумматором, первый вход которого подключен к выходу первого счетчика, первым блоком логарифма отношений и блоком отношений, вторым блоком логарифма отношений, выход которого подключен к второму входу блока отношений,первый вход подключен к выходу блока вычитания и второму входу сумматора а второй вход подключен к выходу третьего счетчика и .входам блока вычитания и первого блока логарифма отношений; и блоком коммутации, вход которого подключен к второму детектору, а выходы .соответственно к входам второго и третьего счетчиков.

146552

25

40

Изобретение относится к контрольно-измерительной области тех" ники и может быть использовано при измерении толщины материала переменной плотности.

Известно устройство для измерения толщины, содержащее источник излучения, детектор, счетчик и выходной показывающий прибор )1) .

Данное устройство не позволяет измерять толщину материала переменной плотности, так как измеряет массу материала. Точность измерения этим устройством толщины материала переменной плотности низка и определяется диапазоном колебаний плотности контролируемого материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения толщины материала, содержащее коллимированный источник излучения, два коллимированных детектора, первый счетчик, подключенный к выходу первого детектора, последовательно соединенные второй счетчик и Ллок вычитания () .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения толщины материала переменной плотности

Цель изобретения — повышение точности измерения толщины материала переменной плотности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения толщины материала, содержащее коллимированный источник излучения, два коллимированных детектора, первый счетчик, подключенный к выходу первого детектора, последовательно соединенные второй счетчик и блок вычитания, снабжено третьим счетчиком, последовательно соединенными сумматором, первый вход которого подключен к выходу первого счетчика, первым блоком логарифма отношений и блоком отношений, вторым блоком логарифма отношений, выход которо- 50 го подключен к второму входу блока отношений, первый вход подключен к выходу блока вычитания и второму входу сумматора, а второй вход подключен к выходу третьего счетчика и 5 входам блока вычитания и первого блока логарифма отношений, и блоком коммутации, вход которого подключен к второму детектору, а выходы соответственно к входам второго и третьего счетчиков.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения толщины материала.

Устройство содержит коллимированный источник 1 излучения, два коллимированных детектора 2 и 3, первый счетчик 4, подключенный к выходу первого детектора 2, последовательно соединенные второй счетчик

5 и блок 6 вычитания, третий счетчик

7, последовательно соединенные сум- матор 8,первый вход которого подключен к выходу первого счетчика 4,первый блок 9 логарифма отношений и блок 10 отношений, второй блок 11 логарифма отношений, выход которого подключен к второму входу блока 10 отношений, первый вход. подключен к выходу блока 6 вычитания и первого блока 9 логарифма отношений, и блок 12 коммутации, вход которого .подключен к второму детектору 3, а выходы соответственно к входам второго 5 и третьего 7 счетчиков.

Приемные коллиматоры 13 и 14 детекторов 2 и 3 установлены под равными углами ос к коллиматору 15 источника 1 излучения, а внутренняя образующая коллиматора 13 в плоскости, проходящей через оптическую ось коллиматора 13 и ось коллиматора l5 источника, пересекается с оптической осью коллиматора 15 источника на расстоянии

BC = h от поверхности контролируемого изделия 16 внутри слоя материала контролируемого изделия.

Аналогичная образующая,коллиматора 14 пересекается оптической осью коллиматора 15 над поверхностью изделия. Расстояние ВС не превышает максимальную толщину контролируемого материала.

Устройство работает следующим образом.

Измерительный преобразователь в составе жестко закрепленных коллимированного источника 1 и двух коллимированных детекторов 2 и 3 устайавливается на поверхность образца из материала контролируемого изделия 16 произвольной плотности при его толщине, превышающей толщину насыщения при мини3 11 мальной плотности. Блок 12 коммутации устанавливают в положение, обеспечивающее поступление импульсов с выхода коллимированного детектора 3 в третий счетчик 7. Излучение коллимированного источника например рентгеновской трубки

БХ-3 с молибденовым анодом и и энергией в максимуме спектра

17,4 кэВ, направляют на поверхность образца. Запускают устройство, блок управления (не показан) которого производит сброс счетчика 7 и включает его в режим счета. Рассеянное от образца излучение регистрируется детектором 3, с выхода которого сигналы поступают в счетчик

7. Время измерения задается блоком управления, при этом количество импульсов N, поступивших в третий счетчик 7 от детектора 3, пропорционально поглощающей и рассеивающей способности контролируемого материала, не зависит от плотности контролируемого материала при его толщине, превышающей толщину насыщения.

kd (g1t 21 "1 где k — коэффициент пропорциональности, учитывающий эффективность регистрации излучения детектора, геометрический фактор и интенсивность излучения источника 1;

К - угол наклона коллиматора к поверхности изделия, б — коэффициент рассеивания материала контролируемого иэделия, I11 - коэффициент ослабления излучения источника материалом изделия1 р2- коэффициент ослабления рассеянного излучения материалом иэделия

111 2

Р " 5,.М

По окончании цикла измерения N отображается выходным кодом счетчи. ка 7. После осуществления измерения на образце материала контролируемого изделия производят контроль толщины. Для этого устройство устанавливают на поверхность изделия, а блок 12 коммутации устанавливают

46552 4 в положение, обеспечивающее поступление импульсов с коллимированного детектора 3 во второй счетчик 5.

Цикл измерения начинается с одновременного сброса первого и второго счетчиков 4 и 5 и запуска блока управления, разрешающего подсчет импульсов, поступающих с коллимированных детекторов 2 и 3 в течение

f0 интервала времени

По окончании этого интервала выходные коды первого 4 и второго 5 счетчиков отображают число зарегистрированных импульсов N< и Н2, ко-. торые засисят от толщины d и плотности 0 материала контролируемо.го изделия

И, " 1е >f i.e-rr . (2)

1 р 1Е

20 . "2= — (i-Е Р ) (3) ф

В дальнейшем в устройстве производится операция над числами Nq

N, и N, представленные кодами со25 ответствующих счетчиков в соответствии с алгоритмом, позволяющим получить информацию о толщине контролируемого изделия. Поскольку индикация результата осуществляется лишь по окончании всего процесса вычислений и промежуточные результаты не индицируются, блоки 6 и 8-11 работают в асинхронном режиме и их работа описывается лишь с точки зрения реализации алгоритма без учета реальных условий распространения электрических сигналов.

Числа N, и N,, представленные выходными кодами второго и третьего

40 счетчиков 5 и 7, поступают на блок 6 вычитания, при этом результат вычитания представляется соотношением

Н5N = — Е . (4) г

45 Результат вычитания, представленный кодом, поступает на первый вход сумматора 8, на второй вход которого поступает выходной код первого счетчика 4. Результат суммирования описывается выражением

Р " (5)

Н,+ Н,-u2= — Е

Р

1Тосле этого на первые. входы

55 ° блоков 9 и 11 логарифма отношений поступает число N,, представленное выходным кодом третьего счетчика 7, а на вторые входы — результат. сум1146552

Составитель В. Парнасов

ТехредИ.Гергель Корректор В. Бутяга

Редактор А. Шишкина

Заказ 1351/31

Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 мировакия и вычитания соответственно. В результате вычислений на выхо дах блоков 9 и 11 логарифма отношений образуются коды, отображающие зависимости и + йъ На (6)

cn — „.-mph; (7) н, М

Результат измерения толщины образуется в блоке 10 отношения при делении выходных кодов блоков 9 и 11 логари4иа отношений, описываемых вьражениями (6) и (7). Результат измерения не зависит от плотности

М,+К -N

Ь ю,-и, Ь

Таким образом, предлагаемое устройство позволит измерять толщину материала переменной плотности, а указанные признаки обеспечивают

3 независимость результатов измерения от плотности контролируемого материала.

Использование предлагаемого уст10 ройства по сравнению с известным, позволяет в 3-4 раза повысить точность. измерения. толщины материала переменной плотности, а также увеличить производительность контроля

15 за счет уменьшения количества градуировок прибора при переходе от измерения толщины материала одной плотности к измерению толщины материала другой плотнос тн.