Рентгеновский измеритель толщины

 

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

(gg)g С 01 В 15/02 га ГВ К 1

flPH ГКНТ СССР PG 4b! U3J1BHVOA

Н АртОро. оду щ д@црд д цу t- TЙ 1 ЗНИО BATE

Изобретение относится к технике измерений, точнее к измерению толщины с помощью рентгеновского излуче ния, 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 частот и регистрирующее устройство (11.

Недостатком этого измерителя толщины является невысокая точность (21) 4768457/28 (22) I5.12.89 (46) 07.05 92. Бюл. И 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, Справочник./Под ред.В.В.Клюева.-М.:

Машиностроение, 1976, кн.1, с.382, рис.24.

2. Авторское свидетельство СССР . н 1469350, Kn. G 01 8.15/02, 1989. (54) РЕНТГЕНОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ (57) Изобретение относится к измерению толщины с помощью рентгеновского излучения и может быть исполь" зовано 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 напря2 жения, Блок сигнала коррекции выделяет иэ входного синусоидального переменного напряжения питания участок синусоиды с амплитудой, близкой к ее экстремумам. С выхода блока сигнала 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 фильт ра 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, 173215 измерения, обусловленная влиянием изменений питающего его переменного напряжения.

Известен рентгеновский измеритель толщины, содержащий источник переменного напряжения, рабочий и компенсационный источники ионизирующего из" лучения, соединенные с источником переменного напряжения, образец толщины, детектор излучения, установленный так, что излучение от рабо" чего 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.

Использование в известном измерителе для такой коррекции сумми- 25 рования напряжения на выходе модулятора и корректирующего напряжения, сформированного в блоке сигнала коррекции амплитудным ограничением пе" ременного напряжения сетевого питания, не обеспечивает эФфективной коррекции вследствие нелинейной (практически экспоненциальной) зависимости величины амплитуды напряжения на выходе модулятора от амплитуды напряжения сетевого питания, 35 при этом возможно появление дополнительной погрешности.

Целью изобретения является повышение точности измерения толщины, 46 в частности снижение случайной составляющей погрешности измерения путем компенсации помех от нестабильности источника переменного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что рентгеновский измеритель толщи- 45 ны, содержащий иоточник 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 источника55 через образец толщины, модулятор, вхсщ которого подключен к выходу детектора излучения, фильтр нижних частот, сумматор, регистрирующее.

0 4 устройство и блок сигнала коррекции, вход которого пбдключен к источнику переменного напряжения и управляюще" му 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 пере- менного напряжения сетевого йитания.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого рентгеновского измери" теля 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 4 толщины, детектор 5 излучения, уста" новленный так, что излучение от ра" бочего источника 2 попадает на него через рабочий зазор, а от компенсационного источника 3 " через образец

4 толщины, модулятор 6, вход которо- го 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 ll, последовательно соединенными полосовым фильтром 12, вход которого подключен к выходу блока сигнала коррекции, вторым нелинейным блоком 13, вход которого соединен через первый нели- нейный блок 11 с вторым входом сумматора 8, и умножитель 14, второй вход которого подключен к выходу сумматора 9, а выход - к регистри" рующему устройству 9, выход модулятора 6 через Фильтр 7 нижних частот, 1 7321 подключен к первому входу сумматора 8.

Рентгеновский измеритель толщины работает следующим образом. 5

Источник 1 переменного напряжения подает питающие напряжения переменного тока на управляющий вход модулятора 6, на вход блока 10 сигнала коррекции и на источники ионизи- 10 рующего излучения — рабочий 2 и компенсационный 3, Напряжения на источники 2 и 3 рентгеновского излучения подаются в противофазе, что обеспечивает генерацию рабочим 2 и компенсационным 3 источниками ионизирующего излучения импульсов регтгеновского излучения в разные полупериоды переменного напряжения источника 1.

Потоки излучения рабочего 2 и компенсационного 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

4, попадают на детектор 5 излучения.

Детектор 5 излучения преобразует импульсы ионизирующего излучения s электрические импульсы, пропорцио- 30 нальные интенсивности потоков излучения. Модулятор 6 в соответствии с фазой управляющего напряжения источ- . ника 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 gp потоков излучения, попадающих на детектор 5 излучения, и соответствующее также разности толщин контролируемого материала и образца 4 в потоках излучения. Фильтр 7 нижних частот осуществляет фильтрацию с постоянной времени, требуемой для рентгеновского измерителя толщины в целом, С источника 1 переменного напря- gp жения на вход блока 10 сигнала кор" рекции поступает переменное напряжение питания рентгеновского измерителя толщины. Блок 10 сигнала коррекции выделяет из входного синусоидального переменного напряжения питания

) участки синусоиды с амплитудои, близкой к ее экстремумам. С выхода блока

1О сигнал коррекции поступает на

50 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 полосоЭ 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 выЯодного сигнала фильтра 7 нижних частот от изменений напряжения источника 1, выделяемых полосовым фильтром 12 на выходе блока 10 сигнала коррекции. Поэтому выходной сигнал первого нелинейного блока 11 представляет собой инверсное значение помехи, вызываемой 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

l питания, вызвавшего смещение нуля сигнала на выходе фильтра / 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 коэффициентом, обратным изменению этого масштаба QT вызвавшего его изме" нения напряжения питания источника 1.

Если напряжение источника 1 стабильно, при изменениях толщины контролируемого материала в рабочем зазоре по отношению к толщине образца 4

7 17321 изменяется поглощение ионизирующего излучения источника 2, воэникаеч раз" ница 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" ца 4 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 соответ-: ственно нулю и единице, выходной сигнал фильтра 7 нижних частот передается на регистрирующее устройство 2р

9 без изменений.

Если напряжение источника 1 нестабильно (имеет выбросы, провалы и т.п.). то имеют аналогичные изменения и потоки излучения источников 2 и 3. Даже при постоянной толщине контролируемого материала возникает меняющаяся разность потоков, попадаю" щих на детектор 5 излучения, и соответственно возникает разностный сиг-. нал на выходе фильтра 7 нижних частот. Упрощенно можно принять зависи мость 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 второго 13 нелинейных блоков появляются сигналы компенсации смещения нуля и коррекции масштаба сигнала отклонения толщины. Поэтому на выходе умножителя 14 формируется сигнал, 50 8 эквивалентный отклонению толщины контролируемого материала от толщины образца 4, 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 источникачерез образец толщины, модулятор, вход которого подключен .к выходу де" тектора излучения, фильтр нижних частот, сумматор, регистрирующее устройство, и блок сигнала коррекции, вход которого подключен к источнику переменного напряжения и управляющему входу модулятора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точностй измерения, он снабжен нелинейным блоком, последовательно соединенными полосовым фильтром, вход которого подключен к выходу бло" 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.

1732150

Составитель В.Парнасов

Техред И.дидык Корректор С.Шекмар

Редактор И.Янкович

Заказ 1574 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарика, 101