Радиоизотопный толщиномер покрытий

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, точнее - к средствам неразрушающего контроля толщины покрытий. Целью изобретения является сокращение времени измерения и повышение надежности работы толщиномера путем обеспечения независимости калибровки толщиномера от выбираемого времени измерения и уменьшения количества соединений между элементами. Каждый цикл измерения начинается с появления импульса на выходе третьего одновибратора, вход которого подключен к выходу второго одновибратора, а выход - к входу первого счетчика импульсов, устанавливающего первый счетчик импульсов, выход которого подключен к первому делителю, в нулевое состояние, а во второй счетчик импульсов, вход которого подключен к кварцевому генератору, а выходы - к дешифратору, записывается число, установленное на переключателе предустановки. За время цикла измерения в измерительном счетчике импульсов, вход которого подключен к измерительному преобразователю, а выход - к измерительному входу первого делителя, будет записан код, соответствующий количеству накопленных импульсов от измерительного преобразователя. Код числа, пропорционального средней частоте импульсов на выходе измерительного преобразователя, возникает на выходе первого делителя. Дальнейшая работа толщиномера зависит от того, какой из переключателей с зависимой фиксацией, соединяющих управляющий вход сумматора-вычитателя или двух мультиплексоров с заземлителя, будет нажат. При этом коммутатор будет работать в нелинейном режиме с экспоненциально убывающей, с экспоненциально возрастающей или линейной характеристикой. 1 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

lР :- РЕСПУБЛИК и91 П1) (51)5 а О1 В !5/02

ТНЕННЫЙ КОМИТЕТ

EPETEHHRM И OTHPbfTHfM

СССР

ГОСУД

ПО И

ПРИ

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИ

ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1;Л) (22) (46) (72) (53) (56)

В 10

А

У. 13 (54)

THA (57) но-и сред толщ явля и по мера кали го в личе

Кажд появ одно чен а вь импу счет носре то мен в р

4616069/24-28

05 ° 12.88

23 ° 11.90. Бюл. Ф 43

3. А. Бунж и Э. P. Теснавс

531.717.11(088.8)

Авторское свидетельство СССР

329, кл. G 01 В 15/02. торское свидетельство СССР

9702, кл . G 01 В 15/02, !987.

РАДИОИЗОТОПНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР.ПОКРЫИзобретение относится к контроль" мерительной технике, точнее к твам неразрушающего контроля ны покрытий. Целью изобретения тся сокращение времени измерения

ышение надежности работы толщинопутем обеспечения независимости ровки толщиномера от выбираемо емени измерения и уменьшения котва соединений между элементами. и цикл измерения начинается с ения импульса на выходе третьего ибратора, вход которого подклю- . выходу второго одновибратора, од - к входу первого счетчика ьсов, устанавливающего первый ик импульсов, выход которого зобретение относится к контрользмерительной технике, а именно к ствам неразрушающего контроля ны покрытий. ель изобретения - сокращение вреиэмерения и повышение надежности боте толщиномера путем обеспече2 подключен к первому делителю, в нулввое состояние, а во второй счетчик импульсов, вход которого подключен к кварцевому генератору, а выходы — к дешифратору, записывается число, ус" тановленное на переключателе предустановки. За время цикла измерения в измерительном счетчике импульсов, вход которого подключен к измерительному преобразователю, а выход — к измерительному входу первого делителяр будет записан код,,соответствующий количеству накопленных импульсов от измерительпого преобразователя. Код числа, пропорционального средней частоте импульсов на выходе измеритель-. ного преобразователя, возникает на Е выходе первого делителя. Дальнейшая работа толциномера зависит от того, какой иэ переключателей с зависимой (,, фиксацией, соединяющих управляющий вход сумматора-вычитателя или двух Я мультиплексоров с заземлителем, будет нажат. При этом коммутатор будет работать в нелийейном режиме с экспоненциально убывающей, с экспоненциально возрастающей или линейной характеристикой. 1 ил. ния независимости калибровки толщиномера от выбираемого времени измерення и уменьшения количества соединений между элементами.

На чертеже показана функциональная схема радиоиэотопного толщиномера покрытий.

1608428

Радиоизотопный толщиномер покрытий содержит последовательно соединенные измерительный преобразователь 1. и счетчик 2 импульсов, последовательно соединенные кварцевый генератор 3, второй счетчик 4 импульсов и дешифратор 5, регистр 6, два резистора 7 и

8, соединенные с шиной питания, и три переключателя 9-11 с зависимой фикса- ip цией, переключаемые контакты которых заземлены, а замыкающиеся контакты первого 9 и третьего 11 переключателей соединены соответственно с первым

? и вторым 8 резисторами, входы раз- 15 решения счета первого 2 и второго 4 счетчиков импульсов соединены с вьг ходом дешифратора 5, а вход синхронизации предустановки второго счетчика

4 соединен с входом сброса первого 20 счетчика 2.

Кроме того, толщиномер имеет два делителя 12 и 13, сумматор-вычитатель

14, два мультиплексора 15 и 16, вычитатель 17, три задатчика 18-20 ка- 25 либровочных констант, последовательно соединенные первый 2.1, второй 22 и третий 23 одновибраторы и переключатель 24 предустановки, переключающиеся контакты которого заземлены, 3р а замыкающиеся контакты соединены с входами предустановки второго счетчика 4 импульсов и вторыми входами первого делителя 12, первые входы которого соединены с выходами первого счетчика 2, выходы первого делителя

12 соединены со вторыми входами первого мультиплексора 15 и сумматоравычитателя 14, первые входы которого соединены с выходами задатчика 18 первой калибровочной константы, выходы сумматора-вычитателя 14 соединены с первыми входами второго мультиплексора 16, вторые входы которого соединены с выходами задатчика 19 45 второй калибровочной константы и первыми входами первого мультиплексора

15, выходы первого 15 и второго 16 мультиплексоров соединены соответственно с первыми и вторыми входами 50 второго делителя 13, выходы которого соединены с первыми входами вычитателя 17, вторые входы которого соединены с выходами задатчика 20 третьей калибровочной константы, выходы вычитателя 17 соединены с входами регистра 6, управляющие входы обоих мультиплексоров 15 и 16 соединены с замыкаюкщмся контактом третьего переключателя 11, замыкающийся контакт первого переключателя 9 соединен с входом управления сумматора-вычитателя

14; вход разрешения первого делителя

12 соединен с выходом первого одновибратора 21, вход которого соедчнен с выходом дешифратора 5, выход второго одновибратора 22 соединен с входом разрешения второго делителя 13 и динамическим входом записи регистра

6, вход сброса первого счетчика 2 соединен с выходом третьего одновибратора 23.

Радиоизотопный толщиномер покрытий работает следующим образом.

Измерительный преобразователь 1 содержит источник, излучение которого взаимодействуя с объектом измерения, преобразует измеряемую величину в радиационный сигнал, который с помощью детектирующего преобразования преобразуется в серию импульсов, информационным параметром которых является йх средняя частота. Эти импульсы с выхода измерительного преобразователя 1 подаются на счетный вход первого счетчика 2 импульсов. С выхода кварцевого генератора 3 импульсы со стабильной частотой поступают на счетный вход второго счетчика 4 импульсов. Работа толщиномера происходит по циклам, и каждый цикл измерения начинается с появлением импульса на выходе третьего одновибратора 23, который устанавливает первый счетчик

2 импульсов в нулевое состояние, а во второй счетчик 4,импульсов заносится число, установленное на переключателе 24 предустановки, чем определяется длительность цикла измерения. Если на переключателе 24 установлена длительность цикла измерения, отличная от нуля, то на выходе дешифратора 5 нуля появится сигнал разрешения счета, который приложен к входам разрешения первого 2 и второго 4 счетчиков импульсов. По окончании импульса с выхода третьего одновибратора 13 снимается блокировка входов сброса и синхронизации предустановки первого 2 и второго 4 счетчика импульсов и начинается новый цикл измерения, во время которого импульсы с выхода измерительного преобразователя 1 на» капливаются в первом счетчике 2 импульсов. Одновременно импульсы с выхода кварцевого генератора 3 поступают на вычитающий вход второго счет. чи ок пе со по пу ,ра иэ пу в со

N -=йТ, (1У гд тор на

25 ход ния на вь ля

Е= — -Э

С (4) и = N/Т, (2) 30

Дал от

35 для изм пол

40 ни ном сти

+ Ax, (3) 45

55 где са код

12 бра (5) по/C° ... (6)

5 16084 а 4 импульсов до тех пор, пока он ется в нулевом состоянии. При еходе второго счетчика 4 в нулевое тояние на выходе дешифратора 5 вится сигнал, запрещающий счет вого 2 и второго 4 счетчиков нмьсов и запускающий первый одновибор 21. За время цикла измерения в ерительном первом счетчике 2 им- 10 ьсов записывается код, соответстй количеству накопленных импульп — средняя частота импульсов на выходе измерительного преобразователя 1, имп/с;

Т - время измерения, с. игнал с выхода первого одновибра21 запускает первый делитель 12, ыходе которого через время, необое для выполнения операции делепоявится код числа, пропорциоьного средней частоте импульсов на оде измерительного преобразоватеьнейшая работа толщиномера зависит гого, какой из переключателей 9зависимой фиксацией будет нажат. ри нажатом третьем переключателе олщнномер работает в линейном рекоторый может быть использован снятия градуировочной зависимости рительного преобразователя 1 или чения результата измерения в едих измеряемого параметра на линейучастке градуировочной зависимой — значение средней частоты импульсов на выходе измерительного преобразователя 1 при нулевом значении измеряемого параметра", А - коэффициент пропорциональности, х — измеряемый параметр, этом режиме до скончания импульа выходе первого одновибратора числа с выхода первого делителя ерез вторые входы первого однови ора 15 поступает на первые входы

28 6 второго делителя 13, на вторые входы которого подан код прясла, записанного в задатчике 19 второй калибровочной константы С. Длительность,импуль са первого одновибратора 21 должна быть несколько больше, чем время заполнения операции деления первого делителя 12 и времени распространения сигнала через параллельный сумматорвычитатель 14 и мультиплексор 16. При окончании импульса на выходе первого одновибратора 21 запускается второй одновибратор 22, импульс с выхода которого запускает второй делитель 13, на выходе которого через время, необходимое для выполнения операции деления, появляе. ся результат, который поступает на первые входы параллельного вычитателя 17, в котором от этого результата отсчитывается число, установленное на задатчике 20 третьей калибровочной константы. На выходах вычитателя 17 появляется код числа результата измерения, который по спаду импульса на выходе второго одновибратора 22 записывается в регистр 6 где С и D — соответственно числа, записанные во втором 19 и третьем 20 задатчиках калибровочных констант.

Одновременно по окончании импульса на выходе второго одновибратора 22 запускается третий одновнбратор 23, импульс с выхоца которого устанавливает первый счетчик 2 импульсов в нулевое состояние и заносит код числа от переключателя 24 предустановки во второй счетчик 4 импульсов, н если установленное время измерения отлично от нуля, через дешифратор 5 нуля подает сигнал разрешения счета на первый 2 и второй 4 счетчики, и по окончанию сигнала на выходе третьего одновибратора 23 начинается следующий цикл измерения. В этом ремжме при линейной градуировочной зависимости (3) толщиномера результат измерения можно получить в единицах измеряемого параметра, если калибровочные константы выбрать

1608428

z == — в, В- п.(8) (х — х1) ( — n ) (В

- п ) У (15) ný n(В = no + А + Ае

-ах где =1, 2, 3. (9) п=п+Ае

OD, ) (17) Из (5) и (6) видно, что калибровочные константы не зависят от выбираемого с помощью переключателя 24 предустановки времени измерения.

При нажатом переключателе 10 толщиномер работает в нелинейном режиме, который может быть использован для получения результата измерения в единицах измеряемого параметра при экс- 0 поненциально возрастающей градуировочной зависимости измерительного преобразователя 1

n=nq+A(1- е ) (7) где а — подэкспоненциальный коэффициент.

В этом режиме сумматор-вычитатель

14 работает на вычитание и на его вы- э0 ходе будет результат вычитания из чис,ла, записанного в задатчике 18 первой калибровочной константы, резуль" тата (2) на выходе первого делителя .12, а код числа, записанного в задат-. 25 чике 19 второй калибровочной констан-. ,ты через первые входы первого мульти плексора 15, приложен к первым вхо дам второго делителя 13, на вторые входы которого через первые входы вто-10 рого мультиплексора 16 подан код числа с выхода сумматора-вычитателя 14.

Аналогично на выходе вычитателя 17 появится результат измерения

В этом режиме при экспоненциально возрастающей градуировочной зависимости (7) толщиномера результат измерения можно получить в единицах измеряемого параметра, если первую калибровочную константу выбрать равной 45 х = 0„5 (х „„- х „); (10)

50 где хм и хм „- соответственно мимин нимальное и максимальное значения

55 измеряемого параметра в необходимом диапазоне измерения, то результат измерения (8) описывает сложную монотонно.-возрастающую функцию с точкой перегиба в середине диапазона измерения, вокруг которого она весьма мало отличается от прямой.

Для калибровки толщиномера необходимы три меры со значениями х,, х,и хэ измеряемого параметра и соблюдение равенства хэ хэ = хэ х, (11) Лля получения минимальной погрешности линеарйзации необходимо выбрать в середине диапазона (10) и следующие значения х и х,: хмии + Q Q67 (хмакс крин )) (12) хэ хNlolKc Oэ 067 (x макс кмис (13)

Однако при незначительном увеличении погрешности линеаризации значения меры xI можно уменьшить до MNH a хэ увеличить до значения x„ «.

По экспериментально снятой градуировочной зависимости определяют соответствующие этим значениям п1, и, п, рассчитывая калибровочные константы толщиномера (n — n ) + (и — n<)

В=п +

2п -и -и э э

1 (14) При нажатом переключателе 9 толщиномер работает в нелинейном режиме, который может быть использован для получения результата измерения в единицах измеряемого параметра при экспоненциально-убывающей градуировоч- ной зависимости измерительного преобразователя 1:

1608428

10 где — ср едняя ча с тата импульсов на выходе измерительного преобразователя 1 при бесконечно большом значении измеряемого параметра (при на насыщении). этом режиме сумматор-вычитатель аботает на суммирование, а в осном режиме аналогичен описанному, 0 зультат измерения равен

14 тал и р

Z=-D °

В+й (18) 15 этом режиме, при экспоненциально ающей градуировочной зависимости толщиномера, результат измерения о получить в единицах измеряемого метра, если первую калибровочную 20 танту выбрать равной убы (17 мож пар кон (19) B=Ae -и езультат измерения (18) описывает

25 тонно возрастающую зависимость, рая мало отличается от прямой. я калибровки при.выборе трех мер етом («) — (13) можно рассчитать бравочные константы талщиномера то мон кот с у кал пг ) + (и и ),„, (20) и + и, — 2 пг (х — х<) (В + п()(В + и ) 35

n — n

1 з

) (21) С

D — x;, В+ и; (22)

40 ко ве из ра во ну ре ни ре пе ди ус ре ча ра

После введения этих калибровочных стант в задатчики 18-20 соответстно толщинамер атградуирован для ерения в единицах измеряемого па- 45 етра.

При установке в задатчике 18 перкалибровочной константы, равной ю, талщинамер работает н первом ме, при котором результат измере- 50 пропорционален времени набора опеленнаго количества импульсов.

Если при расчете по формулам (20) вая калибровочная константа ныхаса знаком минус, та его следует ановить в дополнительном коде, и ультат измерения толщиномера полут в единицах измеряемого параметФормула изобретения

Радиоизотопный толщиномер покрьг-, тий, содержащий последовательно соединенные измерительный преобразователь и счетчик импульсов, последовательно соединенные кварцевый генератор, второй счетчик импульсов и дешифратор, регистр, два резистора, соединенные с шиной питания и три переключателя с зависимой фиксацией, переключаемые контакты которых заземлены, а замыкающиеся контакты первого и третьего переключателей соединены соответственно с первым и вторым резисторами, входы разрешения счета первого и второго счетчиков импульсов соединены с выходам дешифратора, а вход синхронизации предустановки второго счетчика соединен с входом сброса пернаго счетчика, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени измерения и повышения надежности в работе, ан снабжен двумя делителями, сумматорам-нычитателем, двумя мультиплексорами, вычитателем, тремя задатчиками калибровочных констант, последовательно соединенными первым, вторым и третьим одновибратарами и переключателем предустановки, переключающиеся контакты которого заземлены,а замыкающиеся контакты соединены с входами предустановки второго счетчика импульсов и вторыми входами первого делителя, первые входы которого соединены с выходами первого счетчика, выходи первого делителя соединены с вторыми входами первого мультиплексора и сумматора-вычитателя, первые вхо ды которого соединены с выходами эадатчика первой калибровочной константы, выходы сумматора-нычитателя соединены с первыми входами второго мультиплексора, вторые входы которого соединены с выходами эадатчика второй калибровочной константы и первыми входами первого мультиплексора, выходы первого и второго мультиплексоров соединены соответственно с перными и вторыми входами второго делителя, выходы которого соединены с первьми входами вычитателя, а вторые входы — с выходами задатчика третьей калибровочной константы, выходы вычитателя соединены с входа:и регистра, управляющие входы обоих мультиплексоров соединены с замыкающимся

ll

12

i608428 контактом третьего переключателя, saмыкающийся контакт первого переключателя соединен с входом управления сумматора-вычитателя, вход разрешения первого делителя соединен с выходом первого одновибратора, вход которого соединен с выходом дешифратора, выход второго одновибратора соединен с входом разрешения второго делителя и ди5 намическим входом записи регистра, а вход сброса первого счетчика соединен с выходом третьего одновибратора.