Рентгеновский измеритель толщины

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины лент и полос из различных материалов как в статике, так и в динамике. Измеритель содержит приемники, рентгеновский излучатель, усилители, схему обработки, блок коррекции и регистратор. Схема обработки включает в себя вычитатель, сумматор и делитель, выход которого является выходом схемы обработки, а первый и второй входы подключены соответственно к выходам вычитателя и сумматора. К первым входам вычитателя и сумматора через первый усилитель подключен выход первого приемника. Ко вторым входам через второй усилитель - выход второго приемника. Блок коррекции включает в себя дифференциальную цепочку, состоящую из последовательно соединенных первого конденсатора и резистора, а также третий усилитель, первый вход которого соединен с дифференциальной цепочкой в точке соединения конденсатора и резистора, выход - с входом ключа. Первый выход ключа подключен к входу четвертого усилителя, а второй вход через конденсатор связан с выходом четвертого усилителя, которым образован выход блока коррекции, при этом контролируемое изделие размещается между приемниками. Технический результат - повышение стабильности и быстродействия измерений и точности контроля. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к рентгеновским толщиномерам, и может быть использовано при измерении толщины металлических лент, полос на прокатном стане, а также толщины бумажной, картонной и резиновой лент как в статике, так и в динамике.

Известны рентгеновские измерители толщины, содержащие рентгеновский источник излучения, приемник излучения, между которыми размещено контролируемое изделие, усилитель и последовательно соединенные схема обработки и регистратор (SU 870918, G 01 В 15/02, 07.10.1981).

Диапазон измерений с заданной точностью таких измерителей ограничен, поэтому они применяются исключительно для контроля прокатных полос, лент и полотнищ малой толщины, не превышающей (5-8) мм.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является рентгеновский измеритель толщины, содержащий рентгеновский излучатель, два усилителя, один из которых подключен входом к выходу приемника, схему обработки, включающую в себя вычитатель, и регистратор (SU 718700, G 01 В 15/02, 28.02.1980).

Этот измеритель позволяет контролировать толщину изделия в динамике с удовлетворительной точностью и в более широком диапазоне. Однако высокочастотная флуктуационная погрешность измерения толщины не обеспечивает высокую точность измерения.

Технический результат, заключающийся в повышении точности измерений, достигается тем, что рентгеновский измеритель толщины, содержащий рентгеновский излучатель, два усилителя, один из которых подключен к выходу приемника, схему обработки, включающую в себя вычитатель, и регистратор, снабжен вторым приемником и блоком коррекции, входом, подключенным к выходу схемы обработки, а выходом - к регистратору, второй усилитель подключен к выходу второго приемника, схема обработки дополнена сумматором и делителем, выход которого является выходом схемы обработки, а первый и второй входы подключены соответственно к выходам вычитателя и сумматора, к первым входам которых через первый усилитель подключен выход первого приемника, а к вторым входам через второй усилитель - выход второго приемника, блок коррекции включает в себя дифференциальную цепочку, состоящую из последовательно соединенных первого конденсатора, являющегося входным элементом блока коррекции, и резистора, третий усилитель, первый вход которого соединен с дифференциальной цепочкой в точке соединения конденсатора и резистора, выход - с входом электронного ключа, первый выход которого подключен к входу четвертого усилителя, а второй выход через второй конденсатор связан с выходом четвертого усилителя, образуя цепь обратной связи, разрываемой при срабатывании ключа, а свободная клемма резистора и вторые входы третьего и четвертого усилителей связаны между собой, образуя "землю", при этом выход четвертого усилителя является выходом блока коррекции, а контролируемое изделие размещается между приемниками.

Положительным результатом является стабильность быстродействия измерения толщины изделия и высокая точность контроля за счет подавления высокочастотных флуктуации выходной характеристики на выходе блока коррекции измерителя толщины.

На фиг. 1 приведена функциональная схема рентгеновского измерителя толщины, на фиг. 2 - электрическая схема блока коррекции фиг. 1.

Рентгеновский измеритель толщины содержит (фиг. 1) рентгеновский излучатель 1, первый и второй приемники излучения (ионизационные камеры) 2, 4, между которыми расположено контролируемое изделие (лента, полоса) 3, первый и второй усилители 5 и 6 и последовательно соединенные схема 7 обработки, блок 8 коррекции и регистратор 9.

Схема 7 выполнена в виде вычитателя 10, сумматора 11 и делителя 12. Выход первого приемника 2 излучения связан через первый усилитель 5 с первыми входами вычитателя 10 и сумматора 11, а выход второго приемника 4 излучения связан через второй усилитель 6 с вторыми входами вычитателя 10 и сумматора 11. Выходы вычитателя 10 и сумматора 11 подключены соответственно к первому и второму входам делителя 12, выход которого является выходом схемы 7 обработки.

Блок 8 коррекции (фиг. 2) включает в себя дифференциальную цепочку, состоящую из последовательно соединенных первого конденсатора 13 и резистора 14, третий усилитель 15, электронный ключ 16, второй конденсатор 17 и четвертый усилитель 18. Входом блока 8 коррекции является первый конденсатор 13 дифференциальной цепочки и первый вход четвертого усилителя 18, а выходом блока 8 - выход четвертого усилителя 18. Средняя точка дифференциальной цепочки (точка соединения первого конденсатора 13 и резистора 14) соединена с первым входом третьего усилителя 15, выход которого подключен к входу электронного ключа 16. Первый выход ключа 16 соединен с первым входом четвертого усилителя 18, а второй его выход связан через второй конденсатор 17 с выходом четвертого усилителя (обратная отрицательная связь усилителя 18). Свободная клемма резистора 14 дифференциальной цепочки и вторые входы третьего и четвертого усилителей 15, 18 связаны между собой, образуя "землю".

Номиналы элементов (первый конденсатор 13 и резистор 14) дифференциальной цепочки выбраны такими, чтобы медленноменяющийся электрический сигнал, поступающий с выхода схемы 7 обработки, подавлялся на входе третьего усилителя 15.

В качестве источника излучения может быть рентгеновская трубка. Приемники 2 и 4 излучения или ионизационные камеры предназначены для преобразования рентгеновского излучения в электрическое напряжение (сигнал).

Блок коррекции 8 предназначен для подавления высокочастотной флуктуации рентгеновского излучения, не снижая быстродействия толщиномера. Электронный ключ может быть выполнен на базе, например, оптронов, полевых транзисторов и т. д.

Работа измерителя толщины.

В первый и второй приемники 2, 4 излучения поступает поток рентгеновского излучения, при этом в первый приемник 2 поток проходит через контролируемое изделие 3. Излучение в первом приемнике 2 преобразуется в электрические импульсы с амплитудой, определяемой толщиной изделия 3, а излучение во втором приемнике 4 преобразуется в электрические импульсы постоянной амплитуды, определяемой параметрами излучаемого рентгеновского потока излучателем 1. Электрические сигналы с приемников 2, 4 усиливаются в первом и втором усилителях 5, 6 и подаются на входы вычитателя 10 и сумматора 11 схемы 7 обработки, где сигналы в них вычитаются и складываются, а затем в делителе 12 разностный сигнал делится на суммарный сигнал, в результате чего на выходе схемы 7 получают электрический сигнал, несущий полезную информацию о толщине контролируемого изделия, но содержащую высокочастотную помеху, вызванную флуктуацией рентгеновского потока излучения. Высокочастотная флуктуация имеет место при любом изменении толщины контролируемого изделия и наложена на полезный сигнал, эквивалентный измеряемой толщине.

Электрический сигнал с выхода схемы 7 обработки поступает на вход блока 8 коррекции. При медленноменяющейся толщине изделия этот сигнал на дифференциальной цепочке блока 8 коррекции резко ослабляется за счет выбранных номиналов элементов дифференциальной цепочки. Из-за слабого электрического сигнала, хотя и усиленного третьим усилителем 15, электронный ключ 16 не срабатывает (закрыт), поэтому отрицательная емкостная (второй конденсатор 17) обратная связь остается подключенной, что вызывает большую постоянную времени четвертого усилителя 18. Следовательно, высокочастотные флуктуации подавляются в блоке 8 коррекции и на вход регистратора 9 поступает "чистый" электрический сигнал, пропорциональный толщине контролируемого изделия.

При быстроменяющейся толщине контролируемого изделия сигнал на дифференциальной цепочке практически не ослабляется и беспрепятственно проходит на первый вход третьего усилителя 15 за счет высокочастотной составляющей сигнала. Этот сигнал, усиленный в усилителе 15, поступает на вход электронного ключа 16, который срабатывает и разрывает цепь емкостной обратной связи (второй конденсатор 17 отключается) четвертого усилителя 18, тем самым уменьшается его постоянная времени. В этом случае сигнал со схемы 7 обработки проходит на регистратор 9 через четвертый усилитель 18 с малой постоянной времени, в результате чего изменение значения толщины контролируемого изделия мгновенно отражается на регистраторе 9 в виде электрического сигнала.

Техническим результатом изобретения является сохранение высокого быстродействия измерения толщины изделия при существенном подавлении высокочастотных флуктуаций выходного сигнала толщиномера за счет введенных технических решений.

Формула изобретения

Рентгеновский измеритель толщины, содержащий рентгеновский излучатель, два усилителя, один из которых подключен к выходу приемника, схема обработки, включающая в себя вычитатель, и регистратор, отличающийся тем, что он снабжен вторым приемником и блоком коррекции, входом подключенным к выходу схемы обработки, а выходом - к регистратору, второй усилитель подключен к выходу второго приемника, схема обработки дополнена сумматором и делителем, выход которого является выходом схемы обработки, а первый и второй входы подключены соответственно к выходам вычитателя и сумматора, к первым входам которых через первый усилитель подключен выход первого приемника, а к вторым входам через второй усилитель - выход второго приемника, блок коррекции включает в себя дифференциальную цепочку, состоящую из последовательно соединенных первого конденсатора, являющегося входным элементом блока коррекции, и резистора, третий усилитель, первый вход которого соединен с дифференциальной цепочкой в точке соединения конденсатора и резистора, выход - с входом электронного ключа, первый выход которого подключен к входу четвертого усилителя, а второй выход через второй конденсатор связан с выходом четвертого усилителя, образуя цепь обратной связи, разрываемой при срабатывании ключа, а свободная клемма резистора и вторые входы третьего и четвертого усилителей связаны между собой, образуя "землю", при этом выход четвертого усилителя является выходом блока коррекции, а контролируемое изделие размещается между приемниками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2