Радиоизотопный толщиномер покрытий

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерений толщины или поверхностной плотности покрытий. Цель изобретения - повышение производительности контроля за счет обеспечения полуавтоматической подстройки градуировочной характеристики толщиномера. Толщиномер, содержащий измерительный преобразователь, первый счетчик, вычислитель, регистр, генератор, второй счетчик, дешифратор, первый и второй одновибраторы, снабжен умножителем, делителем, мультиплексором, задатчиком подстроечного коэффициента, раздатчиком константы, элементом И, третьим и четвертым одновибраторами, резистором и выключателем. 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, 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, к управляющим входам обоих счетчиков, блок вывода и блок задания экспозиции, выход которого подключен к управляющему входу первого счетчика, который снабжен блоком задания коэффициентов, последовательно соединенный 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, в котором калибровочная кривая зависимости числа зарегистрированных импульсов от толщины измеряемых пластин описывается полиномом третьей степени, коэффициенты которого определяются при калибровке толщиномера. Известен также выбранный в качестве прототипа радиоизотопный толщиномер непрерывного контроля покрытий, 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 в этих толщиномерах при радиоактивном распаде источника ионизирующего излучения необходимо заново проводить калибровку толщиномера и определять все калибровочные константы толщиномера, что понижает производитель- ность измерений за счет времени, используемого для его калибровки. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет обеспечения полуавтоматической подстройки градуировочной характеристики толщиномера при радиоактивном распаде его источника ионизирующего излучения. Для этого радиоизотопный толщиномер покрытий, содержащий последовательно соединенные измерительный преобразователь и первый счетчик импульсов, вычислитель, регистр, последовательно соединенные генератор импульсов, второй счетчик импульсов, дешифратор и первый одновибратор, второй одновибратор, вход которого соединен с входом записи регистра и входом разрешения вычислителя, выход второго одновибратора соединен с входами сброса первого и второго счетчиков импульсов, входы разрешения счета которых соединены с выходом дешифратора, снабжен умножителем, делителем, мультиплексором, задатчиком подстроечного коэффициента, задатчиком константы, элементом И, третьим и четвертым одновибраторами и последовательно соединенными между шинами питания резистором и переключателем, подключенными общей точкой соединения к второму входу элемента И и входу управления мультиплексора, первые входы которого соединены с выходами первого счетчика импульсов, входами задатчика подстроечного коэффициента и вторыми входами умножителя, первые входы которого соединены с выходами задатчика константы, выходы умножителя соединены с первыми входами делителя, вторые входы которого соединены с выходами задатчика подстроечного коэффициента, вход записи которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с входом управления умножителя, выходом первого одновибратора и выходом третьего одновибратора, выход которого соединен с входом четвертого одновибратора и входом управления делителя, выходы которого соединены с входами вычислителя, выходы которого соединены с вторыми входами мультиплексора, выходы которого соединены с входами регистра, выход четвертого одновибратора соединен с входом второго одновибратора. Отличающиеся от прототипа связи совместно с вновь введенными элементами позволяют повысить производительность (удобство обслуживания) за счет введения режима подстройки, во время которого при измерении эталонного образца измеряется подстроечный коэффициент и заносится в задатчик подстроечного коэффициента, а использование умножителя и задатчика константы позволяет упростить делитель, задатчик подстроечного коэффициента и вычислитель за счет использования в них только целых чисел. На чертеже дана функциональная схема предлагаемого толщиномера. Радиоизотопный толщиномер покрытий содержит последовательно соединенные измерительный преобразователь 1 и первый счетчик 2 импульсов, вычислитель 3, регистр 4, последовательно соединенные генератор 5 импульсов, второй счетчик 6 импульсов и дешифратор 7, первый одновибратор 8, второй одновибратор 9, умножитель 10, делитель 11, мультиплексор 12, задатчик 13 подстроечного коэффициента, задатчик 14 константы, элемент И 15, резистор 16 и переключатель 17. Выходы первого счетчика 2 соединены с первыми входами мультиплексора 12, входами задатчика 13 подстроечного коэффициента и вторыми входами умножителя 10, первые входы которого соединены с выходами задатчика 14 константы. Выходы умножителя 10 связаны с первыми входами делителя 11, вторые входы которого соединены с выходами задатчика 13 подстроечного коэффициента, вход записи которого подключен к выходу элемента И 15, первый вход которого соединен с входом управления умножителя 10, выходом первого 8 и входом третьего 18 одновибратора, выход которого соединен с входом четвертого одновибратора 19 и входом управления делителя 11. Выходы последнего связаны с входами вычислителя 3, выходы которого соединены с вторыми входами мультиплексора 12, выходы которого соединены с входами регистра 4. Вход разрешения вычислителя 3 соединен с входом записи регистра 4, выходом четвертого одновибратора 19 и входом второго одновибратора 9, выход которого соединен с входами сброса первого 2 и второго 6 счетчиков импульсов, входы разрешения счета которых соединены с выходом дешифратора 7. Вход управления мультиплексора 12 соединен с вторым входом элемента И 15, резистором 16 и переключателем 17, подключенными между шинами питания. 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, при помощи детектирующего преобразования преобразующийся в серию импульсов со статистическим распределением во времени по закону Пуассона, информативным параметром которых является их средняя частота. После подключения толщиномера к сети по цепи сброса (не показана) первый счетчик 2 импульсов устанавливается в нулевое состояние, а второй счетчик 6 - в исходное состояние на объем счета, определяющий время измерения толщиномера, и если в нем установлен объем счета, отличный от нуля, на выходе дешифратора 7 появляется сигнал, разрешающий счет первого 2 и второго 6 счетчиков. После завершения сигнала сброса начинается цикл измерения, во время которого импульсы с выхода измерительного преобразователя 1 заносятся в первый счетчик 2 импульсов, а импульсы с выхода генератора 5 импульсов стабильной частотой уменьшают состояние счетчика 6 до нуля, при этом на выходе дешифратора 7 появляется сигнал, запрещающий счет первого 2 и второго 6 счетчиков. В конце цикла измерения во втором счетчике 2 импульсов записано число N = T (1) где - средняя частота импульсов на выходе измерительного преобразователя 1, имп/c; T - время измерения, с. Если переключатель 17 включен, то элемент И 15 заблокирован, импульс с выхода первого одновибратора 8 не может пройти через элемент И 15 на вход записи задатчика 13 подстроечной константы и он приложен только к входу разрешения умножителя 10. Через время, необходимое для выполнения умножения, на выходе умножителя 10 появляется код числа, равного результату умножения числа (1) с константой, записанной в задатчике 14. Длительность импульса первого одновибратора 8, который запускается сразу по окончании цикла измерения, должна быть больше или равна времени умножения умножителя 10. После окончания импульса на выходе первого одновибратора 8 запускается третий одновибратор 18 и его выходной импульс запускает делитель 11. После завершения операции деления на выходе делителя 11 имеется код числа M = (2) где L - число, записанное в задатчике 14 константы; К - число, записанное в задатчике 13 подстроечного коэффициента. Код числа (2) через вторые входы мультиплексора 12 приложен к входу вычислителя 3, после завершения импульса на выходе третьего одновибратора 18 появляется импульс на выходе четвертого одновибратора 19, который приложен к вычислителю 3. После завершения вычисления по заданному алгоритму результат измерения с выхода вычислителя 3 переписывается в регистр 4 с индикатором и запускается второй одновибратор 9, сигнал с выхода которого производит сброс первого счетчика 2 импульсов и установку второго счетчика 6 импульсов. После завершения импульса с выхода второго одновибратора 9 начинается следующий цикл изменения. Для подстройки толщиномера необходимо выключить переключатель 17 и на измерительный преобразователь 1 поставить эталонный подстроечный образец, например, из материала покрытия при возрастающей градуировочной зависимости или основы при убывающей градуировочной зависимости, тогда в конце цикла измерения в первом счетчике 2 импульсов будет результат измерения K = T (3) где - частота на выходе измерительного преобразователя 1 при измерении эталонного образца. При этом импульс с выхода первого одновибратора 8 проходит через элемент И 15 и заносит в задатчик 13 подстроечного коэффициента результат этого измерения (3), а через мультиплексор 12 на вход регистра 4 также подается результат этого измерения, равный подстроечному коэффициенту. Если активность источника ионизирующего измерения после первичной калибровки толщиномера в результате радиоактивного распада уменьшается с А на А₁, то и средняя частота импульсов на выходе измерительного преобразователя 1 изменяется с на = = (4) тогда и = n_э= (5) С учетом (1) и (3) формулу 2 можно преобразовать в виде M = (6) заменяя (1) на (4) и (3) на (5), тоже получим (6), т.е. код числа, подаваемого на вычислитель 3, не изменяется, следовательно, после проведения подстройки не изменяется и калибровка толщиномера.

Формула изобретения

РАДИОИЗОТОПНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР ПОКРЫТИЙ, содержащий последовательно соединенные измерительный преобразователь и первый счетчик импульсов, вычислитель, регистр, последовательно соединенные генератор импульсов, второй счетчик импульсов, дешифратор и первый одновибратор, второй одновибратор, вход которого соединен с входом записи регистра и входом разрешения вычислителя, выход второго одновибратора соединен с входами сброса первого и второго счетчиков импульсов, входы разрешения счета которых соединены с выходом дешифратора, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, он снабжен умножителем, делителем, мультиплексором, задатчиком подстроечного коэффициента, задатчиком константы, элементом И, третьим и четвертым одновибраторами и последовательно соединенными между шинами питания резистором и переключателем, подключенными общей точкой соединения к второму входу элемента И и входу управления мультиплексора, первые входы которого соединены с выходами первого счетчика импульсов, входами задатчика подстроечного коэффициента и вторыми входами умножителя, первые входы которого соединены с выходами задатчика константы, выходы умножителя соединены с первыми входами делителя, вторые входы которого соединены с выходами задатчика подстроечного коэффициента, вход записи которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с входом управления умножителя, выходом первого одновибратора и входом третьего одновибратора, выход которого соединен с входом четвертого одновибратора и входом управления делителя, выходы которого соединены с выходами вычислителя, выходы которого соединены с вторыми входами мультиплексора, выходы которого соединены с входами регистра, выход четвертого одновибратора соединен с входом второго одновибратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1