Стенд для поверки характеристик рентгеновских толщиномеров

 

Изобретение относится к рентгеновской измерительной технике. Стенд снабжен вторым диском с приводом вращения и набором сменных образцов рабочих толщин и сменных дополнительных образцов эталонных толщин, при этом во втором диске выполнены в окружном поперечном сечении радиуса r окна, аналогичные окнам первого диска, в которых установлены сменные образцы рабочих толщин и (или) сменные дополнительные образцы эталонных толщин, причем второй диск расположен между первым диском и приемником излучения и смещен своей осью от оси рентгеновского потока на величину r, а первый диск дополнен в окружном поперечном сечении радиуса r двумя окнами, одно из которых открыто для рентгеновского потока излучения, другое закрыто. Техническим результатом изобретения является обеспечение высоких метрологических показателей толщиномера, широкого диапазона контролируемых толщин и рентгенобезопасность при наладке толщиномера. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к контрольно-поверочным устройствам рентгеновских толщиномеров, предназначенных для неразрушающего контроля промышленных изделий, и может быть использовано при измерении толщин листового проката из черных и цветных металлов.

Известны стенды для формирования заданного спектра рентгеновского излучения, содержащие рентгеновский излучатель, приемник излучения, узел фильтрации излучения, выполненный в виде вращающего элемента с пластинами переменной плавно или дискретно изменяющейся толщины и из различных материалов и размещенный между излучателем и приемником излучения (патент РФ 2168229, кл. G 21 K 3/00, БИ 15, 2001).

Эти стенды экологически рентгеноопасны для окружающей среды и в том числе для обслуживающего персонала, и их функциональные возможности по калибровке рентгеновских аппаратов ограничены, поэтому они не находят широкого применения в технике.

Наиболее близким техническим решением представляется рентгеновский толщиномер, содержащий рентгеновский излучатель и приемник излучения, между которыми размещено устройство самодиагностики (поверки) параметров толщиномера, включающее диск с приводом его вращения и набором образцов эталонных толщин, установленных в радиальных сечениях диска, а также схему обработки, блоки управления, запоминания и регистрации (патент US 4727561, кл. G 01 В 15/02, 1988).

Это устройство экологически рентгенобезопасно для окружающей среды только при калибровке толщиномера, но не при настройке и регулировке его элементов, которые необходимо проводить во включенном состоянии толщиномера, что не безопасно для обслуживающего персонала, а его функциональные возможности ограничены калибровкой толщиномера небольшим диапазоном эталонных толщин, в то же время при калибровке толщиномера одинаковую достоверность контролируемых толщин и постоянство метрологических показателей во всем диапазоне контроля это устройство самодиагностики не обеспечивает из-за тех же причин: нет возможности осуществлять вскрытие приемника излучения и регулировать (настраивать) параметры его элементов и др. во включенном режиме толщиномера.

Суть предложенного технического решения заключается в том, что стенд, содержащий бокс с оболочкой из рентгенопоглощающего материала, испытуемый рентгеновский толщиномер, включающий рентгеновский излучатель и приемник излучения, размещенные в боксе по оси О-О, схему обработки, устройства управления, запоминания и регистрации, диск с приводом вращения диска вокруг своей оси О₁-О₁, расположенный между излучателем и приемником толщиномера, и наборы образцов из различных материалов эталонных толщин, а в диске в окружном поперечном его сечении радиуса r выполнены окна, в которых закреплены образцы эталонных толщин, и диск смещен своей осью О₁-О₁ параллельно от оси О-О рентгеновского потока излучателя на величину r, снабжен вторым диском с приводом вращения второго диска вокруг своей оси О₂-О₂ и наборами сменных образцов рабочих толщин и сменных дополнительных образцов эталонных толщин также из различных материалов, при этом во втором диске выполнены в окружном поперечном сечении радиуса r окна, аналогичные окнам первого диска, в которых установлены сменные образцы рабочих толщин и (или) сменные дополнительные образцы эталонных толщин, причем второй диск расположен между первым диском и приемником излучения и смещен своей осью O₂-O₂ от оси O-O рентгеновского потока на величину r, а первый диск дополнен в окружном поперечном сечении радиуса r двумя окнами, одно из которых открыто для рентгеновского потока излучения, другое закрыто для рентгеновского излучения экраном из рентгенопоглощающего материала.

Техническим результатом изобретения являются широкий диапазон контролируемых толщин с одинаковой достоверностью за счет имитации практически любых толщин эталонными образцами из различных материалов, стабильность метрологических показателей толщиномера во всем диапазоне контролируемых толщин, обеспеченная лабораторными условиями настройки на образцах эталонных толщин и рабочих толщин, а также высокая рентгенобезопасность окружающей среды и, в частности, обслуживающего персонала при настройке и калибровке включенного в сеть толщиномера во вскрытом состоянии за счет введенного экрана и оболочки бокса.

На чертеже показан общий вид конструкции стенда с поверяемым толщиномером.

Он содержит бокс 1 в виде прямоугольной камеры, покрытой оболочкой 2 из материала, непрозрачного для рентгеновского излучения (рентгенопоглощающего материала), испытуемый рентгеновский толщиномер, включающий рентгеновский излучатель 3 и приемник 4 излучения, размещенные в боксе 1 по оси О-О, схему 5 обработки информации толщиномера, устройства 6, 7 и 8 управления, запоминания и регистрации, первый диск 9 с приводом 10 вращения диска 9 вокруг своей оси О₁-О₁, второй диск 11 с приводом 12 вращения диска 11 вокруг своей оси О₂-О₂ и образцы 13 эталонной толщины, сменные образцы 14 рабочей толщины и сменные дополнительные образцы 15 эталонной толщины. Все образцы представлены наборами из различных материалов.

В первом и втором дисках 9 и 11 выполнены в окружных поперечных сечениях радиуса r окна, в которых закреплены образцы 13 эталонной толщины жестко (первый диск 9) и сменные образцы 14 рабочей толщины и (или) сменные дополнительные образцы 15 эталонной толщины (второй диск 11). Первый диск 9 размещен непосредственно перед рентгеновским излучателем 3, а второй диск 11 - между первым диском 9 и приемником 4 излучения, и своими осями О₁-О₁ и О₂-О₂ диски 9, 11 смещены от оси О-О рентгеновского потока излучения толщиномера на величину r, являющуюся радиусом окружных сечений дисков 9 и 11.

Кроме того, в первом диске 9 дополнительно выполнены в окружном поперечном сечении радиуса r два окна 16 и 17, одно из которых, например 16, открыто для рентгеновского потока излучения, а другое 17 закрыто для рентгеновского потока излучения экраном 18 из рентгенопоглощающего материала.

Открытое окно 16 диска 9 предназначено для обеспечения беспрепятственного прохода рентгеновского потока излучателя 3, и необходимость его ориентации под поток возникает тогда, когда нужно осуществить контроль рабочих толщин сменных образцов 14, установленных во втором диске 11, и тем самым получить экспериментальную зависимость выходного сигнала толщиномера от рабочих толщин сменных образцов 14.

Экран 18, закрывающий окно 17 диска 9, предназначен для перекрытия рентгеновского потока излучателя 3, не выключая толщиномера от электрической сети в целях рентгенобезопасности персонала в ситуации, когда необходимо выполнять наладчику или оператору настройку параметров приемника 4 излучения. Эта процедура осуществляется при открытой крышке бокса 1 (на чертеже не показана), расположенной на верхней стенке бокса, т.е. вблизи приемника 4. Для смены излучателя 3 и приемника 4 толщиномера в боксе предусмотрена дверца (на чертеже не показана).

Выход приемника 4 излучения подключен к входу схемы 5 обработки информации, снятой с образцов 13, 15 эталонных толщин и образцов 14 рабочих толщин. Выход схемы 5 соединен с первым входом устройства 6 управления, один выход которого связан через устройство 7 запоминания с входом устройства 8 регистрации, а другой двухканальный выход - с входами приводов 10 и 12 вращения дисков 9 и 11. Второй вход устройства 6 подключен к выходу устройства 7 запоминания. Устройство 6 управления предназначено для пуска и останова оператором вращения дисков 9 и 11 по программе, заложенной в устройстве 7 запоминания. В качестве устройств 7 и 8 могут быть компьютер с монитором.

Образцы 13, 14 и 15 выполнены в виде пластин размером 20•20 мм и представляют собой наборы пластин из различных материалов (сталь, медь, бронза, латунь, монетный сплав и др.). Чтобы настроить или прокалибровать толщиномер на больших толщинах, оба диска 9 и 11 ориентируют под рентгеновский поток посредством приводов 10 и 12 дисков 9, 11 с соответствующими образцами заданных эталонов и материалов, сумма толщин которых будет представлять собой величину, входящую в заданный диапазон контроля. В качестве материала оболочки 2 бокса 1 и экрана 18 применен свинец. Диски 9, 11 изготавливают из любого материала (прозрачного или непрозрачного для рентгеновского излучения). Значение радиуса r выбирают в пределах 0,2R<r<0,8R, где R - радиусы дисков 9 и 11.

Работа стенда.

Испытуемый толщиномер подключают к электрической сети. В устройство 7 загружают сценарий (программу) поверки на образцах соответствующих материалов и толщин, устройством 6 управления через привод 10 устанавливают диск 9 под рентгеновский поток образцом заданных эталонной толщины и материала, которые заданы программой и отображаются на экране устройства 8, и осуществляют калибровку толщиномера последовательно по всем эталонным толщинам набора образцов одного и того же материала в соответствии с программой. При этом сменные образцы 14 и 15 на диске 11 отсутствуют, чтобы рентгеновский поток беспрепятственно проходил через окно диска 11, которое ориентировано программно под поток, до приемника 4. Снятые данные преобразуются в схеме 5 обработки в необходимый вид и форму и поступают через устройство 6 в устройства 7 для запоминания и 8 регистрации. Полученная информация в виде зависимости выходного электрического сигнала со схемы 5 толщиномера запоминается в устройстве 7. Затем в диске 11 устанавливают сменные дополнительные образцы 15 эталонной толщины из материала того же набора, что и материал набора образцов 13, и процедура калибровки повторяется при сумме двух эталонных толщин образцов 13 и 15.

Для того, чтобы получить зависимость электрического сигнала от толщины образцов 14, имитирующих толщины реального изделия, необходимо диск 9 ориентировать своим открытым окном под рентгеновский поток излучения, а на диске 11 разместить в окнах образцы 14 рабочей толщины и полученную зависимость также запомнить в устройстве 7 и сравнить ее затем с зависимостью, полученной на образцах того же материала, но эталонных толщин. По данным сравнения рабочих и эталонных характеристик судят о метрологических показателях толщиномера, а по стабильности данных - о достоверности контроля.

Далее процедура повторяется на образцах другого материала.

Настройка параметров приемника 4 излучения осуществляется при открытой крышке и во включенном состоянии толщиномера. Для этого диск 9 ориентируют под рентгеновский поток экраном 18.

Техническим результатом изобретения являются широкий диапазон контролируемых толщин с одинаковой достоверностью за счет имитации практически любых толщин эталонными образцами, стабильность метрологических показателей толщиномера во всем диапазоне контролируемых толщин, обеспеченная лабораторными условиями настройки на образцах эталонных толщин и рабочих толщин, а также высокая рентгенобезопасность окружающей среды и, в частности, обслуживающего персонала при настройке и калибровке включенного в сеть толщиномера во вскрытом состоянии за счет введенного экрана и оболочки бокса.

Формула изобретения

Стенд для поверки характеристик рентгеновских толщиномеров, содержащий бокс с оболочкой из рентгенопоглощающего материала, испытуемый рентгеновский толщиномер, включающий рентгеновский излучатель и приемник излучения, размещенные в боксе по оси O-O, схему обработки, устройства управления, запоминания и регистрации, диск с приводом вращения диска вокруг своей оси O₁-O₁, расположенный между рентгеновским излучателем и приемником излучения толщиномера, и наборы образцов из различных материалов эталонных толщин, а в диске в окружном поперечном его сечении радиуса r выполнены окна, в которых закреплены образцы эталонных толщин, диск смещен своей осью ₁-O₁ параллельно от оси O-O рентгеновского потока излучателя на величину r, отличающийся тем, что стенд снабжен вторым диском с приводом его вращения вокруг своей оси O₂-O₂ и наборами сменных образцов рабочих толщин и сменных дополнительных образцов эталонных толщин также из различных материалов, при этом во втором диске выполнены в окружном поперечном сечении радиуса r окна, аналогичные окнам первого диска, в которых установлены сменные образцы рабочих толщин и (или) сменные дополнительные образцы эталонных толщин, причем второй диск расположен между первым диском и приемником излучения и смещен своей осью O₂-O₂ от оси O-O рентгеновского потока излучения на величину r, а первый диск дополнен в окружном поперечном сечении радиуса r двумя окнами, одно из которых открыто для рентгеновского потока излучения, другое закрыто для рентгеновского излучения экраном из рентгенопоглощающего материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1