Радиоизотопный толщиномер покрытий

 

Изобретение относится к радиоизотопным приборам неразрушающего контроля. Цель изобретения - повышение производительности путем обеспечения автоматического начала цикла измерения после установки выносного зонда на контролируемом объекте за счет введения в толщиномер, содержащий измерительный преобразователь 1, первый 2, второй 3 счетчики импульсов, вычислитель 4, регистр 5, генератор 6, третий 7 и четвертый 8 счетчики импульсов, дешифратор 9, первый 10 и второй 11 одновибраторы, реверсивного регистра 12 сдвига, триггера 13 и трех элементов ИЛИ 14-16. Это позволяет повысить производительность измерения за счет автоматического начала цикла измерения. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, к средствам неразрушающего контроля, в частности к радиоизотопным приборам для измерения толщины или поверхностной плотности покрытий. Известен радиоизотопный толщиномер покрытий выборочного контроля РТВК-2К ТУ 95.1368-85 по авт.св. N 1083729, кл. G 01 B 15/02 и авт. св. N 849090, кл. G 01 R 23/02, содержащий измерительный преобразователь, последовательно соединенный генератор импульсов, первый счетчик импульсов и первый триггер, второй и третий счетчики импульсов, второй триггер, пусковую кнопку, соединенную с входом сброса первого счетчика импульсов, первого и второго триггеров и входом установки второго счетчика импульсов, три элемента И, два переключателя и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами второго счетчика импульсов, а выход соединен с входом установки второго триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с входом сложения и вычитания второго счетчика импульсов, первые входы первого и второго элементов И объединены и через третий элемент И и третий счетчик импульсов соединены с выходом измерительного преобразователя, а второй выход третьего элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера. Этот толщиномер имеет стационарный измерительный радиоизотопный преобразователь УДЛБ-1К и предназначен для измерения толщины покрытий на деталях. Оператор устанавливает детали на измерительном преобразователе и нажимает кнопку "Пуск" на передней панели измерителя средней частоты УЧЦ-1К, после чего начинается цикл измерения, во время которого оператор может наблюдать счет на цифровых индикаторах. В конце цикла измерения, когда счет останавливается, на цифровых индикаторах имеется результат измерения, который при соответствующей калибровке на линейных участках возрастающей или убывающей градуировочной зависимости измерительного преобразователя выдается в единицах измеряемого параметра. Чтобы начать очередной цикл изменения после установки новой детали необходимо нажать пусковую кнопку на передней панели блока обработки информации толщиномера. Известен радиоизотопный толщиномер, содержащий коллимированный источник ионизирующего излучения, блок детектирования, связанный с ним через первый ключ, первый счетчик, генератор, соединенный с ним через второй ключ, второй счетчик, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам обоих ключей и входам обоих счетчиков, блок вывода и блок задания экспозиции, выход которого подключен к управляющему входу первого счетчика, который снабжен блоком задания коэффициентов, последовательно соединенными устройством ввода и вычислительным устройством, второй вход которого соединен с блоком управления, а выходы соединены с блоком задания экспозиции, блоком управления и блоком вывода, один из выходов блока управления соединен с управляющим входом устройства ввода, остальные входы которого подключены к выходам второго счетчика и блока задания коэффициентов, первый счетчик выполнен перестраиваемым (см. авт. св. N 1301089, кл. G 01 B 15/02), в котором калибровочная кривая зависимости числа зарегистрированных импульсов от толщины измеряемых пластин описывается полиномом третьей степени, коэффициенты которого определяются при калибровке толщиномера. Однако этот толщиномер предназначен для измерения толщины пластин методом просвечивания, когда градуировочная характеристика имеет экспоненциально убывающий характер. Известен также радиоизотопный толщиномер покрытий выборочного контроля РТВК-3К ТУ 95.1876-89, содержащий блок детектирования БДБХ-1К и/или БДРХ-1К, устройство фиксации УФ-1К и устройство обработки информации типа УАЦ-1К или УАЦ-2К. Этот толщиномер имеет четыре исполнения в зависимости от конкретного комплекта указанных блоков. Блоки детектирования содержат радионуклидный источник излучения и детектор излучения, устройства обработки информации - тракт усиления и амплитудной селекции, счетчик импульсов, вычислительное устройство и блок управления. В этом толщиномере также после взаимной фиксации объекта контроля и блока детектирования в положении измерения необходимо вручную ввести команду запуска измерения: либо нажатием клавиши "Пуск" в случае устройства УАЦ-1К, либо клавиш "1" и "Ввод" в случае устройства УАЦ-2К (см. Толщиномеры радиоизотопные покрытий выборочного контроля РТВК-3К. Техническое описание и инструкция по эксплуатации еЛ1.430.123 ТО, 1989). Известен также выбранный в качестве прототипа радиоизотопный толщиномер непрерывного контроля покрытий по авт. св. N 1608428, кл. G 01 B 15/02, 1989, содержащий последовательно соединенные измерительный преобразователь, первый счетчик импульсов, вычислитель и регистр, последовательно соединенные генератор, второй счетчик импульсов, дешифратор и первый одновибратор, третий одновибратор и переключатель. При этом вычислитель состоит из двух делителей, сумматора, двух мультиплексоров, вычитателя, трех задатчиков калибровочных констант, второго одновибратора, двух резисторов и трех переключателей. Однако и в этом толщиномере первый цикл измерения начинается после включения толщиномера или нажатия кнопки "Пуск" и потом автоматически повторяется, и за время текущего цикла измерения индицируется результат измерения предыдущего цикла, т.е. после установки на измеряемую деталь выносного зонда для получения достоверного результата измерения необходимо нажать пусковую кнопку или ждать завершения второго цикла измерения. Длительность циклов измерения для РТВК находится в пределах от 5 до 200 (ГОСТ 22556-77), что обусловливает недостаточную производительность измерения. Другим недостатком является сложность обслуживания толщиномера, так как выносной зонд после установки иногда приходится поддерживать, а блок обработки толщиномера может находиться дальше и недоступен без передвижения оператора. Цель изобретения - повышение производительности путем обеспечения автоматического начала цикла измерения после установки выносного зонда (измерительного преобразователя) на контролируемом объекте. Поставленная цель достигается тем, что в радиоизотопный толщиномер покрытий, содержащий последовательно соединенные измерительный преобразователь, первый и второй счетчики импульсов, вычислитель и регистр, последовательно соединенные генератор импульсов, третий и четвертый счетчики импульсов, дешифратор и первый одновибратор, выход которого соединен с входом записи регистра и входом разрешения вычислителя, второй одновибратор, выход которого соединен с входами сброса первого, второго и третьего счетчиков импульсов и входом установки четвертого счетчика импульсов, входы разрешения счета первого и второго счетчиков импульсов соединены с выходом дешифратора, дополнительно введены реверсивный регистр сдвига, триггер и три элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с входом сдвига вправо и влево реверсивного регистра сдвига, выход левого разряда которого соединен с входом установки триггера и вторым входом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов, вход блока которого соединен с входом установки реверсивного регистра сдвига, выход правого разряда которого соединен с входом сброса триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего счетчика импульсов, инверсный выход триггера соединен с вторыми входами сброса и установки соответственно второго и четвертого счетчиков импульсов и вторым входом третьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого одновибратора, а выход - с входом второго одновибратора. Дополнительные реверсивный регистр сдвига, триггер и элементы ИЛИ известны или могут быть выполнены из известных элементов без дополнительного изобретательского творчества и используются по известному принципу. Так, например, реверсивный регистр сдвига может быть выполнен на основе микросхемы К555ИР11 или К155ИР13 (см. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник, М. : Радио и связь, 1987, с. 104-130). При этом следует отметить, что условное графическое изображение регистра сдвига выполнено по ГОСТ 2.743-82, п.2.2, табл. 2.13, где сдвиг слева направо или сверху вниз обозначается стрелкой вправо, а сдвиг справа налево или снизу вверх - стрелкой влево. Триггер и элементы ИЛИ пояснения не требуют. Кроме того, все вновь введенные элементы, а также первый, второй и четвертый счетчики, дешифратор, одновибраторы, вычислитель могут быть выполнены на микросхеме КМ 1816ВЕ48 с соответствующим программным обеспечением. При этом первый и второй счетчики импульсов вместе по объему соответствуют первому счетчику прототипа, а третий и четвертый счетчики - второму счетчику прототипа, вычислитель, состоит, например, из двух делителей, сумматора, двух мультиплексоров, вычитателя, трех задатчиков калибровочных констант, второго одновибратора, двух резисторов и трех переключателей и его условное графическое изображение и название соответствуют ГОСТ 2.743, п.2.2, табл. 2.1. Отличающиеся от прототипа связи совместно с вновь введенными элементами позволяют достичь поставленной цели - повышения производительности и удобства обслуживания. Так, введением реверсивного регистра сдвига, триггера и элементов ИЛИ позволяет обеспечить следующее. После включения толщиномера, пока измерительный преобразователь - зонд не установлен на измеряемую деталь, средняя частота импульсов на его выходе обусловливается только рассеянием от воздуха и значительно меньше, чем при нулевом значении измеряемого параметра. Частота на выходе третьего счетчика импульсов больше, чем на выходе первого, реверсивный регистр сдвинут вправо или вниз, и сигналом с инверсного выхода триггера второй и четвертый счетчики сброшены. Цикл измерения начинается только после установки измерительного преобразователя на измеряемую деталь и превышения частоты импульсов на выходе первого счетчика импульсов над частотой на выходе третьего счетчика импульсов. При этом реверсивный регистр сдвига сдвигается влево или вверх, триггер переходит в единичное состояние и автоматически начинается цикл измерения, т.е. после установки измерительного преобразователя на измеряемую деталь только после небольшого времени, например от 0,5 до 1 с от сдвига реверсивного регистра до срабатывания триггера, начинается цикл измерения без дополнительных действий оператора. На чертеже приведена функциональная схема толщиномера. Радиоизотопный толщиномер покрытий с выносным зондом содержит последовательно соединенные измерительный преобразователь 1, первый 2 и второй 3 счетчики импульсов, вычислитель 4 и регистр 5, последовательно соединенные генератор 6 импульсов, третий 7 и четвертый 8 счетчики импульсов, дешифратор 9, первый 10 и второй 11 одновибраторы, реверсивный регистр 12 сдвига, триггер 13, первый 14, второй 15 и третий 16 элементы ИЛИ. Выход первого одновибратора 10 соединен с входом записи регистра 5 и входом разрешения вычислителя 4 и через третий элемент 16 ИЛИ - с входом второго одновибратора 11, выход которого соединен с входами сброса первого 2, второго 3 и третьего 7 счетчиков импульсов и входом установки четвертого счетчика 8 импульсов, входы разрешения счетчика первого 2 и третьего 7 счетчиков импульсов соединены с выходом дешифратора 9, выходы первого 14 и второго 15 элементов ИЛИ соединены соответственно с входами сдвига вправо и влево реверсивного регистра 12 сдвига, выход левого разряда которого соединен с входом установки триггера 13 и вторым входом второго элемента ИЛИ 15, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика 2 импульсов, вход сброса которого соединен с входом установки реверсивного регистра 12 сдвига, выход правого разряда которого соединен с входом сброса триггера 13 и первым входом первого элемента ИЛИ 14, второй вход которого соединен с выходом третьего счетчика 7 импульсов, инверсный выход триггера 13 соединен с вторыми входами сброса и установки соответственно второго 3 и четвертого 8 счетчиков импульсов и вторым входом третьего элемента ИЛИ 16. Радиоизотопный толщиномер покрытий работает следующим образом. Измерительный преобразователь 1, содержащий источник, ионизирующее излучение которого взаимодействует с объектом измерения, преобразует измеряемую величину, например толщину покрытия, в радиационный сигнал, который при помощи детектирующего преобразователя преобразуется в серию импульсов со статическим распределением во времени по закону Пуассона, информативным параметром которых является их средняя частота. После подключения толщиномера к сети импульсы с выхода измерительного преобразователя подаются на счетный вход первого счетчика 2 импульсов, а с выхода генератора 6 импульсы со стабильной частотой подаются на счетный вход третьего счетчика 7 импульсов и по цепи сброса, которая на чертеже не показана, первый 2 и третий 7 счетчики и регистр 5 устанавливаются в нулевое состояние, а реверсивный регистр 12 сдвига - в исходное состояние. Например, при использовании восьмиразрядного регистра в него могут заноситься единицы в одном или нескольких правых разрядах, т.е. на выходе правого разряда регистра имеется сигнал "1", и триггер 13 удерживается в нулевом состоянии. Сигналом с его инверсного выхода второй 3 и четвертый 8 счетчики импульсов удерживаются соответственно в нулевом и исходном состояниях и, если в четвертом счетчике 8 установлено время измерения, отличное от нуля, на инверсном дешифраторе 9 имеется сигнал, разрешающий счет первого 2 и третьего 7 счетчиков. Конструкция измерительного преобразователя 1 и геометрия измерения выбраны таким образом, что пока он не установлен на измеряемом материале, источник ионизирующего излучения закрыт и средняя частота импульсов на его выходе близка к нулю. При этом импульсы, поступающие с выхода третьего счетчика 7 импульсов через первый элемент ИЛИ 14, удерживают реверсивный регистр 12 сдвига в состоянии, когда на правом выходе имеется сигнал единичного уровня, который удерживает триггер 13 в нулевом состоянии, а сигнал с его выхода удерживает второй счетчик 3 в нулевом состоянии, а четвертый счетчик 8 - в состоянии, которое обеспечивает необходимое время цикла измерения. При установке измерительного преобразователя на измеряемом материале открывается источник ионизирующего излучения, и средняя частота импульсов на выходе первого счетчика 2 импульсов становится больше частоты на выходе третьего счетчика 7 импульсов. Реверсивный регистр 12 сдвигает записанные в его младших разрядах единицы влево, и через некоторое время, определяемое его объемом и разностью частот на его левом выходе, появляется сигнал единичного уровня, который устанавливает триггер 13 в единичное состояние. Сигнал на инверсном выходе триггера 13 изменяется с единицы на нуль. При этом снимается блокировка второго 2 и четвертого 8 счетчиков и через третий элемент ИЛИ 16 запускается второй одновибратор 11, сигнал с выхода которого устанавливает первый 2 и третий 7 счетчики 6 в нулевое состояние. Начинается цикл измерения, во время которого импульс с выхода измерительного преобразователя 1 запоминается в первом 2 и втором 3 счетчиках. После окончания цикла измерения, когда четвертый счетчик 8 оказывается в нулевом состоянии, сигнал с инверсного выхода дешифратора 9 нуля останавливает счет в первом 2 и третьем 7 счетчиках импульсов и запускает первый одновибратор 10. Сигнал с выхода одновибратора 10 запускает вычислитель 4, на входе которого находится код числа, записанного во время цикла измерения в первом 2 и втором 3 счетчиках импульсов. Вычислитель рассчитывает результат измерения по заданному алгоритму, и сигнал с его выхода по окончании сигнала на выходе первого одновибратора 10 переписывается в регистр 5 для вывода на цифровой индикатор. Одновременно через третий элемент ИЛИ 16 запускается второй одновибратор, который устанавливает в нулевое состояние первый 2, второй 3, третий 7 счетчики импульсов и в исходное состояние - четвертый счетчик 8 импульсов. Начинается новый цикл измерения. Длительность импульса на выходе первого одновибратора 10 должна быть не менее времени расчета результата измерения вычислителем 4.

Формула изобретения

РАДИОИЗОТОПНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР ПОКРЫТИЙ с выносным зондом, содержащий последовательно соединенные измерительный преобразователь, первый и второй счетчики импульсов, вычислитель и регистр, последовательно соединенные генератор импульсов, третий и четвертый счетчики импульсов, дешифратор и первый одновибратор, выход которого соединен с входом записи регистра и входом разрешения вычислителя, второй одновибратор, выход которого соединен с входами сброса первого, второго и третьего счетчиков импульсов и входом установки четвертого счетчика импульсов, входы разрешения счета первого и второго счетчиков импульсов соединены с выходом дешифратора, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности измерений, он снабжен реверсивным регистром сдвига, триггером и тремя элементами ИЛИ, выходы первого и второго из которых соединены соответственно с входом сдвига вправо и влево реверсивного регистра сдвига, выход левого разряда, которого соединен с входом установки триггера и вторым входом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов, вход сброса которого соединен с входом установки реверсивного регистра сдвига, выход правого разряда которого соединен с входом сброса триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего счетчика импульсов, инверсный выход триггера соединен с вторыми входами сброса и установки соответственно второго и четвертого счетчиков импульсов и вторым входом третьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого одновибратора, а выход - с входом второго одновибратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1