Способ радиационного измерения плотности твердых тел

Способ радиационного измерения плотности твердых тел с допускаемыми отклонениями размеров и формы, включающий просвечивание изделия коллимированным пучком ионизирующего излучения, регистрацию прошедшего излучения и измерение пути прохождения ионизирующего излучения в изделии, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения плотности, изделие перемещают в направлении его оси так, что плоскость коллимированного пучка в одном или нескольких направлениях последовательно пересекает ряд поперечных сечений изделия и по суммарному излучению, за фиксированное время измерения, и измеренному среднему пути прохождения излучения в изделии находят плотность.

Изобретение относится к способам измерения плотности изделий, имеющих форму тела вращения с допускаемыми отклонениями размеров и формы, с использованием ионизирующего излучения.
В современном машиностроении для обеспечения высокого качества конечной продукции в ряде случаев требуется 100% -ный контроль деталей с высокой точностью, поддающийся автоматизации, например, требуется контролировать плотность изделий, имеющих форму тела вращения с допускаемыми отклонениями размеров и формы, кроме того, необходимыми условиями являются бесконтактность, а также высокие точность и производительность.
Известны различные способы и устройства, предназначенные для контроля плотности изделий радиационным методом, принципиальная сущность которых заключается в измерении интенсивности потока -излучения, прошедшего через контролируемые изделия, и определении по известному закону поглощения излучения плотности материала изделия. Поскольку контролируемые изделия имеют определенный допуск на изготовление, точность таких методов зависит от того, насколько точно удается скомпенсировать влияние отклонений размеров и формы на результат измерения плотности.
Известен способ измерения плотности [1] в котором компенсация отклонений размеров достигается тем, что изделие в процессе контроля помещают на ребро призмы и просвечивание изделий пучком g-излучения производят вдоль хорды, соединяющей ребра призмы, имеющей постоянную длину, не зависящую от диаметра изделия. Однако указанный способ не может быть реализован при непрерывном движении изделий и, кроме того, серьезным недостатком этого метода является то, что пучком g-излучения просвечивают лишь небольшую часть изделия.
Ближайшим по технической сущности к изобретению является способ радиационного измерения плотности твердых тел, включающий просвечивание изделия коллимированным пучком ионизирующего излучения, регистрацию прошедшего излучения и измерение пути прохождения ионизирующего излучения в изделии.
Для изделий цилиндрической формы зависимость числа N зарегистрированных g-квантов от параметров формы, материала изделия и энергии излучения определяется соотношением:

где D диаметр изделия;
t время измерения;
V скорость движения изделия;
N_o поток излучения, падающий на изделие;
_m массовый коэффициент поглощения -излучения;
r плотность материала изделия.
Из соотношения видно, что недостатком указанного способа является сильная зависимость результата измерения от величины скорости движения изделий.
Кроме того, по указанному способу измерение диаметра изделия производят в одном сечении и, следовательно, не учитывают отклонения размеров, связанные с бочкообразностью, эллипсностью, конусностью и т.п. отклонениями формы объекта контроля.
Цель изобретения повышение надежности и точности измерений.
Поставленная цель достигается тем, что в способе радиационного измерения плотности твердых тел с допускаемыми отклонениями размеров и формы, включающем просвечивание изделия коллимированным пучком ионизирующего излучения, регистрацию прошедшего излучения и измерение пути прохождения ионизирующего излучения в изделии, изделие дополнительно перемещают в направлении его оси так, что плоскость коллимированного пучка в одном или нескольких направлениях последовательно пересекает ряд поперечных сечений изделия и по суммарному излучению, за фиксированное время измерения, и измеренному среднему пути прохождения излучения в изделии находят плотность.
На фиг.1 изображена общая схема реализации предлагаемого способа измерения плотности изделий; на фиг.2 схема просвечивания изделия.
Изделие 1 (см. фиг.1) перемещают со скоростью V в направлении, совпадающим с его продольной осью, при этом коллимированный пучок g-излучения, создаваемый источником 2 и регистрируемый детектором 3, пересекает последовательно ряд поперечных сечений изделия, одновременно с помощью измерителя 4 размеров, например пневматического, измеряют диаметры этих сечений. Время измерения t числа g-квантов, прошедших через изделие, задают временным задатчиком из условия:

где l_min минимальная длина изделия;
v_max максимальная нестабильность скорости перемещения.
таким образом время измерения выбирают так, чтобы оно было несколько меньше, чем время прохождения через пучок излучения наиболее коротких изделий при максимальной нестабильности скорости перемещения, причем отсчет времени начинают с момента пересечения изделием пучка излучения.
Благодаря тому, что изделие просвечивают в поперечном сечении, и при этом одновременно измеряют диаметр этого сечения, исключается влияние на погрешность измерения неравномерности движения изделий, а выбор фиксированного времени измерения из вышеприведенного условия исключает регистрацию прямого потока излучения при прохождении через измерительную позицию наиболее коротких изделий и устраняет погрешность измерения, связанную с дополнительным определенным времени контроля, присущ прототипу.
Количество -квантов, зарегистрированных за время t, в зависимости от плотности изделия определяется по формуле:

l(y) длина просвечивания изделия в направлении, перпендикулярном направлению движения;
D средний диаметр изделия.
Таким образом с помощью приведенного функционального соотношения по измеренному числу -квантов определяют среднюю по всему объему плотность материала изделия, причем данное выражение не содержит величин, связанных со скоростью движения изделий, что повышает надежность и точность измерений.
С целью повышения надежности контроля изделий, имеющих поверхностные дефекты, просвечивание и измерение диаметра изделий можно проводить в плоскости поперечного сечения изделий в двух (перпендикулярных) направлениях.
Использование предлагаемого способа позволяет производить измерение плотности материала изделий в автоматизированном режиме при непрерывном движении изделий; повысить надежность контроля за счет существенного снижения требований к системе подачи и движения изделий; повысить точность измерения за счет исключения влияния нестабильности скорости движения изделий, исключения необходимости измерения времени просвечивания, обеспечения контроля плотности по всему объему изделия.
Способ радиационного измерения плотности твердых тел с допускаемыми отклонениями размеров и формы, включающий просвечивание изделия коллимированным пучком ионизирующего излучения, регистрацию прошедшего излучения и измерение пути прохождения ионизирующего излучения в изделии, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения плотности, изделие перемещают в направлении его оси так, что плоскость коллимированного пучка в одном или нескольких направлениях последовательно пересекает ряд поперечных сечений изделия и по суммарному излучению, за фиксированное время измерения, и измеренному среднему пути прохождения излучения в изделии находят плотность.