Рентгеновский измеритель толщины

 

Изобретение относится к измерению толщины с помощью ионизирующего 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 прогрешности измерения путем фильтрации помех от нестабильности источника переИзобретение 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 переменнапряжения, соединенные с ним рабочий и компенсирующий источники излучения , образец толщины, располоменного напряжения. Блок сигнала коррекции выделяет из синусоидального переменного напряжения источника питания участки с амплитудой, близкой к ее экстремумам. Полосовой фильтр выделяет из сигнала коррекции изменения этого сигнала, спектр которых расположен в полосе пропускания фильтра нижних частот. Нелинейных блок преобразует сигнал с выхода полосового фильтра в управляющий сигнал для управляемого фильтра нижних частот, после которого он подается на регистрирующее устройство. При нестабильности напряжения источника синусоидального питания выходные напряжения нелинейного блока возрастает , возрастает постоянное времени управляемого фильтра нижних частот, при этом подавляется изменение выходного сигнала фильтра нижних частот, вызванное изменением источника синусоидального питания, что компенсирует выбросы сигнала, обусловленные нестабильностью синусоидального переменного питания рентгеновского измерителя толщины. 1 ил. % (Л 4 Јь СО женный между компенсирующим источником излучения и детектором и лучения, модулятор, вход которого соединен с выходом детектора излучения,- фильтр нижних частот и регистрирующее устройство ij. Недостатком этого измерителя толщины является невысокая точность измерения , обусловленная влиянием из

y()5 С О1 В 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автаесноММ СВИдата\ьотви

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

AO ИЭОбРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ОРИ fHHT СССР

1 (21) 4768456/28 (22) 15.12 89 (46) 07.05.92. Бюл. 6 17 (71) Научно-производственное объединение "Черметавтоматика" (72) Б.В.Дашевский (53) 531.717.11(088.8) (56) 1. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Спра" вочник./Под ред.В.В.Клюева.- М.:

Машиностроение, 1976, кн.1, с.392, рис.24.

2. Авторское свидетельство СССР и 1469350, кл. С 01 В 15/02, 1989. (54) РЕНТГЕНОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ (57) Изобретение относится к измерению толщины с помощью ионизирующего излучения и может быть использовано для измерейия толщины плоских материалов, например проката s металлургии. Целью изобретения является повышение точности измерения толщины, в частности снижение случайной составляющей прогрешности измерения путем фильтрации помех от нестабильности источника переИзобретение относится к технике измерений, точнее к измерению толщины с помощью рентгеновского излучения, и может быть использовано при измерении толщины проката.

Известен рентгеновский измеритель толщииы, содержащий источник перемен» ног о напряжения, соединенные с ним ра" бочий и компенсйрующий источники излучения, образец толщины, располо2 менного напряжения. Блок сигнала коррекции выделяет из синусоидального переменного напряжения источника. питания участки с амплитудой, близкой к ее. экстремумам. Прлосовой фильтр выделяет из сигнала коррекции изменения этого сигнала, спектр которых расположен в полосе пропускания фильтра нижних частот. Нелинейных блок преобразует сигнал с выхода полосового фильтра в управляющий сигнал для управляемого фильтра нижних частот, после которого он подается на регистрирующее устройство. При нестабильности напряжения источника, синусоидального питания выходные напряжения нелинейного блока возрастает, возрастает постоянное времени управляемого фильтра нижних частот, при этом подавляется изменение выходного сигнала фильтра нижних частот, вызванное изменением источника синусоидального питания, что компенсирует выбросы сигнала, обусловленные нестабильностью синусоидального переменного питания рентгеновского измерителя толщины. 1 ил. женный между компенсирующим источ/ ником излучения и детектором излучения, модулятор, вход которого соединен с выходом детектора излучения,. фильтр нижних частот и регистрирующее устройство Pg.

Недостатком этого измерителя толщины является невысокая точность измерения, обусловленная влиянием из3 173 менений питающего его переменного напряженич.

Наиболее близким к предлагаемому является рентгеновский измеритель толщины, содержащий источник переменного напряжения, рабочий и компенсационный источники ионизирующего излучения, соединенные с источником переменного напряжения, образец толщины, детектор излучения, установленный так, чтобы излучение от рабочего источника попадало в него ерез рабочий зазор, а от компенсационного источникачерез образец толщины, модулятор, вход которого подключен к выходу детектора излучения, фильтр нижних частот, регистрирующее устройство и блок сигнала коррекции, вход которого подключен к источнику переменного. напряжения и управляющему входу модулятора t2j.

Недостатком известного измерителя толщины является невысокая точность, в частности значительная случайная составляющая погрешности измерения, обусловленная влиянием изменений переменного напряжения сетевого питания, неэффективной коррекцией этих изменений.

Использование в прототипе для такой коррекции суммирования напряжения на выходе модулятора и корректирующего напряжения, сформированного в бло ке сигнала :коррекции амплитудным ограничением переменного напряжения се" тевого питания, не обеспечивает эФфективной коррекции вследствие нелинейной (практически экспоненциальной) зависимости величины амплитуды напряжения на выходе модулятора от амплитудЫ напряжения сетевого питания, а также вследствие возможного .Фазового сдвига между этими напряже" ниями, вызванного реактивными элементами цепей питания источников рентге новского излучения, при этом. возможно появление дополнительной- погрешности.

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

Указанная цель достигается тем, что рентгеновский измеритель, со" держащий источник переменного напряжения, рабочий и компенсационный источники ионизирующего излучения, 2149

Д соединенные с источником переменно" .

ro напряжения, образец толщины, де-. тектор излучения, установленный так,.

3 чтобы излучение от рабочего источника попадало на него через рабочий зазор, а от компенсационного источника - через образец толщины, модулятор, вход которого подключен к выходу детектора излучения, Фильтр нижних частот, регистрирующее устройство и блок сигнала коррекции,, вход которого подключен к источнику переменного напряжения и управляющему входу модулятора, дополнительно снабжен последовательно соединенными полосовым фильтром, вход ко" торого подключен к выходу блока сигнала коррекции, нелинейным блоком и

20 управляемым фильтром нижних частот, второй вход которого через фильтр нижних частот соединен с выходом модулятора, а выход - с регистрирующим устройством.

Дополнительное введение в измеритель толщины полосового Фильтра, нелинейного блока и упра вляемого фильтра нижних частот обеспечивает эффективную Фильтрацию помех, выЗО званных нестабильностью источника сетевого питания.

На чертеже представлена блок-схе" ма предлагаемого рентгеновского измерителя толщиню.

Рентгеновский измеритель толщины содержит источник 1 переменного напряжения, рабочий и компенсационный источники 2 и 3 ионизирующего излучения,соединенные систочником 1 пе- .

46 ременного напряжения, образец 4 толщи" ны, детектор 5 излучения, установлен" ный так,чтобы излучение от рабочего источника 2 попадало на него через рабп" чий зазор,а от компенсационногоисточЮ ника - через образец 4 толщины модупяу тор 6, вход которогоподключен к выходу детектора 5 излучения, фильтр 7 нижних частот, регистрирующее уст" ройство 8 и блок 9 сигнала коррекции, вход которого подключен к источнику 1 переменного напряжения и управляющему входу модулятора 6, а также последовательно соединенные полосовой фильтр 10, вход которого подключен к выходу блока 9 сигнала коррекции, нелинейный блок 11 и уп-, равляемый фильтр 12 нижних частот, второй вход которого через фильтр 7 нижних частот соединен с выходом мо5

173 дулятора 6, а выход - с регистрирую-щим устройством 8, I

Рентгеновский измеритель толщины работает следующим образом.

Источник 1 переменного напряжения подает питающие напряжения переменного тока на управляющий вход модулятора 6, на вход блока 9 сигнала коррекции и на источники ионизирующего ! излучения - рабочий 2 и компенсационный 3. Напряжения на источники 2 и

3 ионизирующего излучения подаются в противофазе, что обеспечивает генерацию рабочим 2 и компенсационным

3 источниками ионизирующего излучения импульсов рентгеновского излучения в разные полупериоды переменного напряжения источника 1.

Потоки излучения рабочего 2 и компенсационного 3 источников ионизирующего излучения проходят сооответственно через измеряемый материал в рабочем зазоре, толщина которого измеряется, и через образец 4 толщины и, ослабленные поглощением в иэ меряемом материале и образце 4, попадают на детектор 5 излучения. Детектор 5 излучения преобразует импульсы ионизирующего излучения в электрические импульсы, пропорциональные интенсивности потоков излучения, Модулятор 6 в соответствии с фазой управляющего напряжения источника 1 преобразует однополярные выходные импульсы детектора 5 излучения в разнополярные. Выходные импульсы модулятора 6 поступают на вход фильтра 7 нижних частот, который выделяет среднее значение этих импульсов, соответствующее разности потоков излучения„ попадающих на детектор 5 излучения, и соответствующее также разности толщин измерямого материала и образцы 4. в потоках излучения. Дальнейшую фильтрацию сигнала осуществляет управляемый фильтр 12 нижних частот. Постоянная времени этого фильтра 12 перестраивается в соответствии с сигналом на его управляющем входе, например, от минимальной до в 5-10 раз большей, при этом осуществляется дополнительная фильтрация входного сигнала. Выход" ной сигнал управляемого фильтра 12 нижних частот поступает на регистрирующее устройство 8.

С источника 1 переменного напря жения на вход блока 9 сигнала. кор2149 б 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 образца 4 толщины и измеряемого материала. После дополнительной фильтрации управляемым фильтром 12 ниж 0 них частот это напряжение подается на регистрирующее устройство 8. При этом выходное напряжение блока 9 сигнала корекции практически nocToRHHo напряжение на выходе поло45 сового Фильтра 10 мало, и нелинейный блок 11 формирует управляющее напряжение, которое обеспечивает работу фильтра 12 с минимальной по" стоянной времени.

Если напряжение источника 1 нестабильно (имеет выбросы, провалы и т.п.), то имеют аналогичные

10 l5

25 рекции поступает переменное напряжение питания рентгеновского измерителя толщины. Блок 9 сигнала кор" рекции выделяет из синусоидального переменного напряжения источника 1 участки синусоиды с амплитудой, близкой к ее экстремумам. Полосовой фильтр 10 выделяет из сигнала коррекции изменения этого сигнала, спектр которых расположен в полосе пропускания Фильтра 7 нижних частот °

Нелинейный блок 11 преобразует сигнал с выхода полосового фильтра 10 в управляющий сигнал для управляемого фильтра 12 нижних частот. Характеристика вход — выход нелиней" ного блока 11 формируется таким образом, чтобы управляемый фильтр 12 нижних частот осуществлял эффективную фильтрацию при значительных изменениях напряжения источника 1, но имел минимальную постоянную вре" мени при стабильном питании.

Если напряжение источника 1 стабильно, при изменениях толщины контролируемого материала по отношению к толщине образца 4 изменяется по глощение ионизирующего излучения источника 2, возникает разница в изменения и потоки излучения.источников 2 и 3. Даже при постоянной толщине контролируемого материала возникает меняющаяся разность потоков,. попадающих на детектор 5 излучения, и соответственно возникает разност7 17 21" ный сигнал на выходе фильтра 7 нижних частот, В то we время при изменениях напряжения источника 1 напряжения на выходах блока 9 сигнала коррекции и полосового фильтра

1О. имеют аналогичные изменения, выходное напряжение нелинейного блока

11 возрастает, соответственно возрастает постоянная времени управляемого фильтра 12 нижних частот, при этом подавляются изменения выходного сигнала фильтра 7 нижних частот, вызванные изменениями напряжения источника 1. Поэтому на выходе управляемого фильтра 12 нижних частот формируется сигнал, эквивалентный отклонению толщины материала от толщины образца 4, выбросы сигнала, обусловленные нестабильностью на- 2р пряжения источника 1, подавляются.

Этот отфильтрованный сигнал поступает на регистрирующее устройство

8, которое фиксирует измеренное значение. 25

Формула изобретения

Рентгеновский измеритель толщины, содержащий источник переменного наЭ

9 8 пряжения, рабочий и компенсационный источники ионизирующего излучения, соединенные с источником переменного напряжения, образец толщины, де" тектор излучения, установленный так, чтобы .излучение от рабочего источника попадало на него через рабочий зазор, а от компенсационного источника - через образец толщины, модулятор, вход которого подключен к выходу детектора излучения, фильтр нижних частот, регистрирующее устройство и блок сигнала коррекции, вход которого подключен к источнику переменного напряжения и управляющему входу модулятора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен последовательно соединенны- ми полосовым фильтром, вход которого подключен к выходу блока сигнала коррекции, нелинейным блоком и управляемым фильтром нижних частот, второй вход которого через фильтр нижних частот соединен с выходом модулятора, а выход - с регистрирующим устройством.