Электронный плотномер

 

1. ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЛОТНОМЕР по авт.св. №911971, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены корректирукяций поглотитель с блоком его перемещения , элемент сравнения коррекции , блок регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) с запоминанием выходного сигнала, синхронизатор коррекции, причем вход элемента сравнения коррекции соединен со входом регистратора отношения амплитуд рабочих сигналов, а выход элемента сравнения коррекции подключен ко входу блока регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ с запоминанием выходного сигнала, управляющий памятью вход которого подключен к выходу синхронизатора коррекции, соединенного с блоком перемещения корректирунщего поглотителя . 2. Плотномер по п. 1, отличающийся тем, что в нем блок регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ с запоминанием выходного сигнала выполнен в виде полого цилиндра со смещенными по его высоте отверстиями, закрытыми слабопропускающими мембранами, и соосно V) соединенного с полым цилиндром элек5 тромеханического привода с блоком ы управления. OS

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1056726

)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 911971 (21) 3291 773/18-25 (22) 19. 05. 81 (46) 23.10.85. Бюл. У 39 (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова (72) В.Б. Сорокин .(53) 621.387.464(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 911971, кл. С 01 N 23/22, G 01 Т 1/208, G 01 N 9/24, 30,09,.80, (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОННЫЙ IMOTHOMEP по авт.св, 1« 911971, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены корректирующий поглотитель с блоком его перемещения, элемент сравнения коррекции, блок регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) с запоминанием выходного сигнала, синхро(51)4 G 01 N 23/22, G 01 N 9/24 низатор коррекции, причем вход элемента сравнения коррекции соединен со входом регистратора отношения амплитуд рабочих сигналов, а выход элемента сравнения коррекции подключен ко входу блока регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ с запоминанием выходного сигнала, управляющий памятью вход которого подключен к выходу синхронизатора коррекции, соединенного с блоком перемещения корректирующего поглотителя.

2. Плотномер по п. 1, о т л и ч аИ ю шийся тем, что в нем блок регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ с запоминанием выходного сигнала выполнен в виде полого цилиндра со смещенными по его высоте отверстиями, закрытыми слабопропускающими мембранами, и соосно соединенного с полым цилиндром элек- «юр, тромеханического привода с блоком 4 управления. Э

105672б

Изобретение относится к области контроля объектов радиационными методами и является усовершенствованием известного электронного плотномера, описанного в авт.св. СССР Р 911971 5 и предназначенного, преимущественно для контроля плотности спеченных материалов, изготавливаемых методами порошковой металлургии.

Основным изобретением является 1р электронный плотномер по авторскому свидетельству 11 911971, содержащий коллиматор, торец которого является опорной поверхностью для контролируемого объекта, детекторы-спинтилля- IS торы в световодах и импульсный источник электронов, расположенные по одну сторону от плоскости торца коллима-. тора, оптически соединенные со световодами фотоумножители, выходы кото- у0 рых соединены со входами блока измерения отношения амплитуд импульсов, регистратор отношения рабочих сигналов фотоумножителей, источник импульсных световых сигналов, блок сравне- 25 ния, синхронизатор и блок регулирования коэффициента передачи тракта с фотоумножителем, причем световоды оптически соединены с излучателями источника световых импульсов и отде- З0 лены от него слабосветопропускаюшрми мембранами, выходы блока измерения отношений амплитуд импульсов соединены через селектор рабочих и калибровочных сигналов с регистратором отношения амплитуд рабочих сигналов и с блоком сравнения, выход которого соединен с блоком регулирования коэффициента передачи тракта с фотоумножителем, а синхронизирующий выход 40 импульсного источника электронов соединен с входом синхронизатора, выходы которого соединены с управляющими входами селектора рабочих и калибровочных сигналов и с источником импульсных световых сигналов.

Недостатком известного плотномера является невысокая точность, обусловленная неодинаковой степенью изменения свойств сцинтилляторов gp под действием потоков обратнорассеянных электронов вследствие резких возрастаний потока обратнорассеянных электронов на один из сцинтилляторов при сменах контролируемых об-.. у разцов при одновременных резких уменьшениях потока на другой, и погрешностью, обусловленной изменением энергии электронов в пучке от ускорителя в связи с тем, что, например, увеличение энергии электронов эквивалентно уменьшению плот ности, Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения погрешностей, обусловленных разной степенью радиационных изменений свойств сцинтилляторов и изменением энергии электронов в пучке в процессе контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в электронный плотномер по основному авт.св. - 911971 введены корректирующий поглотитель с блоком его перемещения, элемент сравнения коррекции, блок регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) с запоминанием выходного сигнала, синхронизатор коррекции. Вход элемента сравнения коррекции соединен со входом регистратора отношения амплитуд рабочих сигналов, а выход подключен к входу блока регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных гракгов с ФЭУ с запоминанием выходного сигнала, управляющий памятью, вход которого подключен к выходу синхронизатора коррекции, соединенного с блоком перемещения корректирующего поглотителя.

Блок регулирования непрерывно калибруемого отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ с запоминанием выходного сигнала выполнен в виде полого цилиндра со смещенными по его высоте отверстиями, закрытыми слабопропускающими мембранами, и соосно соединенного с полым цилиндром электромеханического привода с блоком управления.

Введение в известный электронный плотномер корректирующего поглотителя, элемента сравнения коррекции, блока регулирования отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ, синхронизатора коррекции и осуществление с их помощью циклов коррекции компенсирует изменением значения отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ, изменение свойств сцинтилляторов и изменение энергии электронов в пучке от уско рителя между циклами коррекции. Пере1056726 ход от цикла коррекции к серии циклов контроля обеспечивается синхронизатором коррекции, включающим память выходного сигнала блока регулирования отношения коэффициентов передачи, который сохраняет свой выходной сигнал конца цикла коррекции (например, выходное напряжение или угловое положение вала) неизменным в течение последующей серии рабочих 10 циклов, которая проходит при скорректированном значении отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ.

На чертеже представлена структур- 15 ная схема электронного плотномера.

Плотномер содержит импульсный источник электронов 1, например бетатрон, с трактом 2 формирования электронного пучка, с которым соединен 20 коллиматор 3, имеющий канал для проводки электронов 4, внутренний канал регистрации 5 и торец 6, на который в рабочем цикле контроля опирается один из контролируемых объектов 25

7, а в рабочем цикле коррекции — неизменный корректирующий поглотитель

8. Охватывающий коллиматор детекторсцинтиллятор 9 находится в световоде

10, имеющем тонкую светопроницаемую 30

1 мембрану 11. Второй детектор-сцинтиллятор 12 находится в световоде 13, имеющем тонкую светопроницаемую мембрану 14 и ограниченном частью внутреннего канала регистрации коллима- 5 тора.

Фотоумножители 15 и 16 оптически соединены соответственно со световодами 10 и 13. Излучатель 17. источника импульсных световых сигналов 40

18 оптически соединен через отверстия 19 со световодами 10 и t3 и отделен от них слабосветопропускающими мембранами 20 из лавсана с алюминиевым напылением. В качестве излучате- 45 ля использован светодиод в импульсном режиме.

Усилительные тракты, образованные соответственно фотоумножителем 15, усилителем 21 его выходного сигнала 50 и источником питания 22 делителя фотоумножителя, а также фотоумножителем 16, усилителем 23 его выходного сигнала и источником питания 24 делителя фотоумножителя, подсоединены ко входам блока измерения отношения амплитуд импульсов 25, выход которого соединен со входом селектора

4 калибровочных и рабочих сигналов

26, образованного линейными пропускателями 26.1 и 26.2. Выход пропускателя 26.1 соединен с блоком сравнения 27 на основе компаратора с интегрирующей цепочкой, выход которого соединен с управляющим входом усилителя 23, являющегося блоком регулирования коэффициента передачи тракта 1, Выход пропускателя рабочих сигналов 26.2 соединен с регистратором отношения амплитуд рабочих сиг-, налов 28.

Синхронизирующий выход источника электронов 1 соединен со входом синхронизатора 29, соответствующие выходы которого соединены с источником импульсных световых сигналов 18 и с

I ll пропускателями 26.1 и 26.2 селектора, Il

Выход пропускателя 26.2 селектора рабочих и калибровочных сигналов соединен со входом элемента сравнения коррекции 30 на основе компаратора с интегрирующей цепочкой, выход которого соединен с блоком регулирования отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ с запоминанием выходного сигнала на основе электромеханического привода 31 с блоком управления 32, аналогичных используемым в самопишущих приборах, и, например, регулируемой диафрагмы светопередачи источника импульсных све-, товых сигналов в световоды, . выполненной в виде соединенного с валом прчвода полого охватывающего источник импульсных световых сигналов цилиндра 33 с двумя отверстиями 34 в стенках, оси которых лежат в разных диаметральных плоскостях цилиндра, но в одной плоскости с общей осью отверстий 19.

Синхронизатор коррекции 35 соединен с блоком регулирования отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ и устройством 36 перемещения корректирующего поглотителя на торец коллиматора, выполненного в виде поворотного диска с электромеханическим приводом, на котором постоянно закреплен корректирующий поглотитель 8 и временно фиксируются контролируемые образцы.

Устройство работает следующим образом.

1056726

В момент излучения бетатрона как в рабочем цикле контроля плотности объектов, так и в рабочем цикле коррекции электроны проходят по трак5 ту формирования 2 и каналу коллиматора 4 на объект 7 в рабочем цикле контроля или на установленный на то- . рец коллиматора устройством 36 корректирующий поглотитель 8 в рабочем цик- 1О ле коррекции. Обратнорассеянные электроны проходят на детекторы-сцинтилляторы 9 и t2, световое излучение которых поступает в световоды 10 и 13, и часть его регистрируется фотоумножителями 15 и 16, рабочие выходные сигналы которых усиливаются усилителями 21 и 23 и поступают на блок измерения отношений 25. Вследствие малого коэффициента светопропускания мембран 19 световое излучение, из одного световода в другой практически не проходит и световоды в рабочем цикле практически оптически изолированы друг от друга. 25

Одновременно с излучением электронов с синхронизирующего выхода бетатрона на синхронизатор 29 поступает синхроимпульс, в соответствии с которым синхронизатор открывает про

1/ пускатель 26.2 селектора на время, незначительно превышающее время срабатывания блока измерения отношения

25, и рабочий импульс с выхода блока измерения отношения 25 поступает на регистратор отношения 28, показания которого в рабочем цикле контроля плотности объектов используются в качестве меры плотности при наличии объекта 7 на торце коллиматора, а в рабочем цикле коррекции — для кон троля за ходом цикла коррекции и в качестве критерия функционирования электронного плотномера.

В течение периода следования импульсов излучения бетатрона с временным сдвигом относительно синхроимпульсов бетатрона, незначительно превьппающим интервал, в течение которого пропускатель 26 поддерживается от50 крытым, и с периодом следования, близким к двойному значению сдвига, синхронизатор проводит калибровочные циклы: многократно запускает источник импульсных световых сигналов 18 и од55 новременно открывает пропускатель

26.1 на время, незначительно, превышающее время срабатывания блока измерения отношения.

При этом излучатель 17 источника световых импульсов испускает импульс света, интенсивность которого превосходит интенсивность светового излучения сцинтиллятора в рабочем цикле в 100-1000 раз. Это обеспечивает прохождение в световоды 10 и 13 через отверстия 34 цилиндра 33 и слабопропускающие мембраны световых импульсов, интенсивность которых близка к интенсивности светового излучения от сцинтилляторов. При этом отношение интенсивностей световых импульсов, прошедших одновременно в световоды 10 и t3 от излучателя 17, не зависит от интенсивности светового импульса излучателя, а определяется только взаимным положением отверстий 19 и 34, задаваемым углом поворота цилиндра 33 вокруг своей оси.

Фотоумножители 15 и 16 регистрируют эти калибровочные световые импульсы из световодов 10 и 13, и их выходные сигналы поступают на усилители 21..и 23, а затем на входы блока измерения отношения 25. Блок 25 формирует на выходе импульс, амплитуда которого пропорциональна отношению амплитуд импульсов от трактов с ФЭУ и который поступает через пропускатель 26.1 открытый синхронизатором, на блок сравнения 27. При . этом амплитуда импульса на входе блока сравнения отличается в каждом калибровочном цикле от таковой в предыдущем калибровочном цикле только за счет различия в коэффициентах передачи трактов, образованных фотоумножителями .и усилителями их выходных сигналов, и углового положения цилиндра 33 в моменты времени, соответствующие этим циклам.

Если, например, при некотором неизменном угловом положении цилиндра

33 регулятора светопередачи от источника световых импульсов в световоды, например, в результате увеличения отношения коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ при дестабилизирующем действии например, резкого изменения интенсивности регистрируемых световых импульсов от сцинтилляторов при смене контролируемых объектов, среди импульсов, поступающих на вход блока сравнения 27, преобладают или даже полностью составляют их импульсы, например, с ампли1056726 тудой, превышающей порог сравнения, то в результате сравнения и интегри-, рования с некоторой постоянной времени на выходе блока сравнения 27 появляется сигнал, пропорциональный на-.

5 рушению отношения коэффициентов передачи трактов и соответствующий ему но знаку. Этот сигнал воздействует на регулирующий вход усилителя 23

10 что вызывает уменьшение коэффициента усиления усилителя 23 и отношение коэффициентов .передачи восстанавливается до значения, соответствующего отношению интенсивностей световых.

15 импульсов, поступающих в световоды от излучателя 17, и уровню сравнения блока сравнения 27.

Таким образом, отношение коэффициентов передачи усилительных трак,тов с ФЭУ непрерывно калибруется в соответствии с уровнем сравнения блока сравнения 27 и отношением интенсивностей световых юкпульсов, поступающих в световоды от излучателя 17, При изменении отношения интенсивностей световых импульсов, поступающих в световоды от излучателя 17, путем изменения углового положения цилиндра регулятора светопередачи от

30 излучателя 17 в световоды, соответственно изменяется отношение коэффициента передачи трактов с ФЭУ.

Серии рабочих циклов контроля плотности объектов чередуются с рабочими циклами коррекции.

В каждом рабочем цикле коррекции корректирующий поглотитель 8 приводится в контакт с торцом 6 коллиматора 3 устройством 36 перемещения корректирующего поглотителя, от ко40 торого синхронизирующий сигнал поступает на синхронизатор коррекции

35, который отключает память выходного сигнала блока регулирования от45 ношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ путем включения питания электродвигателя электромеханического привода 31.

Вследствие неизменности корректирующего поглотителя амплитуда им-., пульсов, поступающих в начале:цикла коррекции на вход элемента сравнения коррекции 30, отличается от уровня сравнения этого блока только sa счет 55 различия в соотношении степеней изменений сцинтилляторов в световодах и изменения энергии электронов в пучке от бетатрона после предыдущего цикла коррекции.

В соответствии с преобладающим отличием входных сигналов от уровня сравнения на выходе элемента сравнения коррекции 30 формируется сигнал, поступающий на блок регулирования отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ и через привод 31, управляющий поворотом цилиндра 33 °

При этом в конце цикла коррекции цилиндр 33 регулятора светопередачи устанавливается в положение, при переходе в которое изменение отношения коэффициентов передачи трактов с

ФЭУ в течение данного цикла коррекции равно произведению отношения степеней изменений световыхода сцинтилляторов вследствие радиационной нагрузки и изменения отношения интенсивностей световых импульсов от сцинтилляторов, вызванного изменением энергии электронов в пучке от бетатрона, после предыдущего цикла коррекции, и которое соответствует равновероятному отличию сигналов на входе блока сравнения коррекции от его уровня сравнения. Регистратор рабочих сигналов при этом фиксирует соответствующее данному корректирующему поглотителю неизменное значение.

Цикл коррекции прекращается включением синхронизатором коррекции 35 памяти выходного сигнала блока регулирования отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ путем отключения питания электродвигателя привода 31 с последующим отводом погло тителя 8 устройством 36. До последующего цикла коррекции плотномер функционирует при скорректированном в данном цикле коррекции отношении коэффициентов передачи трактов с ФЭУ.

Периодичность циклов коррекции определяется конкретным требованиями к токсичности контроля плотности объектов, а также эффективным атомным номером материала контролируемых объектов, энергией электронов в пучке от ускорителя, определяющими радиационную нагрузку на сцинтилляторы, и стабильностью ускорителя по энергии электронов в генерируемом пучке и должна выбираться в каждом случае отдельно.

1056726

Так как непрерывно калибруемое отношение коэффициентов передачи усилительных трактов с ФЭУ определяется как отношение интенсивностей импульсов света, прошедших в световоды от источника световых импульсов, так и уровнем сравнения блока сравнения, то регулятор отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ может Сыть выполнен также в виде регу- 10 лятора уровня сравнения блока сравнения 27, выполненного, например, в виде регулятора опорного напряжения этого блока или в виде входного делителя этого блока с таким же электромеханическим приводом.

Вместо электромеханическогоприво.да возможноиспользование устройствпамяти напряженияили цифровыхустройств.

Введение в электронный плотномер по авт.св. У 911971 коррекции отношения коэффициентов передачи трактов с ФЭУ, компенсирующей различие в: степенях изменений сцинтилляторов и изменение энергии электронов, уменьшает погрешности контроля, чем о6еспечивается более высокая точность контроля плотности.

1056726

Составитель Е.Артамонова

Техред R.Êàñòåëåâè÷ Корректор М. Демчик

Редактор Л. Утехина

Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7025/2

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4