Устройство для измерения толщины материала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 9 5 С 01 В щит иЬи.а ИЙ ЕНИЯ ЕЛЬСТВУ сче АРственный комитет ссслАМ иэОБРетениЙ и ОтнРцт САНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИД(71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии приТомском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институтеим. С.М. Кирова(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 263170, кл, С О 1 В 15/02, 1969.2. Патент США И 3767920,кл. С 01 В 15/03, 1973 (прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТОЛЩИНЫ МАТЕРИАЛА, содержащее коллимированный источник излучения, дваколлимированных детектора, первыйсчетчик, подключенный к выходупервого детектора, последовательносоединенные второй счетчик и блок вычитания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьипения точности измерения толщины материала переменной плотности, оно снабжено третьим счетчиком, последовательно/ соединенными сумматором, первый вход которого подключен к выходу первого счетчика, первым блоком логарифма отношений и блоком отношений, вторым блоком логарифма отношений, выход которого подключен к второму входу блока отношений,пер вый вход подключен к выходу блока вычитания и второму входу сумматора а второй вход подключен к выходу третьего счетчика и .входам блока вычитания и первого блока логарифма отношений; и блоком коммутации, вход которого подключен к второму детектору, а выходы .соответственно к входам второго и третьего5 0 15 20 35 25 30 40 Изобретение относится к контрольно-измерительной области тех" ники и может быть использовано при измерении толщины материала переменной плотности.Известно устройство для измерения толщины, содержащее источник излучения, детектор, счетчик и выходной показывающий прибор 11.Данное устройство не позволяет измерять толщину материала переменной плотности, так как измеряет массу материала. Точность измерения этим устройством толщины материала переменной плотности низка и определяется диапазоном колебаний плотности контролируемого материала.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения толщины материала, содержащее коллимированный источник излучения, два коллимированных детектора, первый счетчик, подключенный к выходу первого детектора, последовательно соединенные второй счетчик и длок вычитания Я .Недостатком известного устройства является низкая точность измерения толщины материала переменной плотности.Цель изобретения - повышение точности измерения толщины материала переменной плотности.Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения толщины материала, содержащее коллимированный источник излучения, два коллимированных детектора, первый счетчик, подключенный к выходу первого детектора, последовательно соединенные второй счетчик и блок вычитания, снабжено третьим счетчиком, последовательно соединенными сумматором, первый вход которого подключен к выходу первого счетчика, первым блоком логарифма отношений и блоком отношений, вторым блоком логарифма отношений, выход которо го подключен к второму входу блока отношений, первый вход подключен к выходу блока вычитания и второму входу сумматора, а второй вход подключен к выходу третьего счетчика и 5 входам блока вычитания и первого блока логарифма отношений, и блоком коммутации, вход которого подключен к второму детектору, а выходы соответственно к входам второго итретьего счетчиков,На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения толщины материала.Устройство содержит коллимированный источник 1 излучения, дваколлимированных детектора 2 и 3,первый счетчик 4, подключенный к выходу первого детектора 2, последовательно соединенные второй счетчик5 и блок 6 вычитания, третий счетчик7, последовательно соединенные сум-матор В,первый вход которого подключен к выходу первого счетчика 4,первый блок 9 логарифма отношений иблок 10 отношений, второй блок 11 логарифма отношений, выход которогоподключен к второму входу блока 10 отношений, первый вход.подключен к выходу блока 6вычитания и первого блока 9 логарифма отношений, и блок 12 коммутации, вход которого .подключен квторому детектору 3, а выходы соответственно к входам второго 5 итретьего 7 счетчиков.Приемные коллиматоры 13 и 14детекторов 2 и 3 установлены подравными углами сс к коллиматору 15источника 1 излучения, а внутренняя образующая коллиматора 13 вплоскости, проходящей через оптическую ось коллиматора 13 и оськоллиматора 15 источника, пересекается с оптической осью коллиматора 15 источника на расстоянииВС = Ь от поверхности контролируемого изделия 16 внутри слоя материала контролируемого изделия,Аналогичная образующая,коллиматора 14 пересекается оптическойосью коллиматора 15 над поверхностьюизделия. Расстояние ВС не превышаетмаксимальную толщину контролируемого материала.Устройство работает следующим образом.Измерительный преобразователь в составе жестко закрепленных коллимированного источника 1 и двух коллимированных детекторов 2 и 3 устайавливается на поверхность образца из материала контролируемого изделия 16 произвольной плотности при его толщине, превышающей толщину насыщения при мини3 11мальной плотности. Блок 12 коммутации устанавливают в положение,обеспечивающее поступление импульсов с выхода коллимированногодетектора 3 в третий счетчик 7, Из.лучение коллимированного источниканапример рентгеновской трубкиБХс молибденовым анодом и иэнергией в максимуме спектра17,4 кэВ, направляют на поверхностьобразца. Запускают устройство, блокуправления (не показан) которогопроизводит сброс счетчика 7 ивключает его в режим счета. Рассеянное от образца излучение регистрируется детектором 3, с выхода которого сигналы поступают в счетчик7. Время измерения задается блокомуправления, при этом количествоимпульсов Н , поступивших в третий счетчик 7 от детектора 3, пропорционально поглощающей и рассеивающей способности контролируемого материала, не зависит от плотности контролируемого материала приего толщине, превышающей толщинунасыщения.1 сб 1 (1)Оф М 21 Ц фгде 1 - коэффициент пропорциональности, учитывающий эффективность регистрацииизлучения детектора, геометрический фактор и интенсивность излучения источника 1;К - угол наклона коллиматора кповерхности изделия,б - коэффициент рассеиванияматериала контролируемогоиэделия,11, - коэффициент ослабления излучения источника материалом изделия 1112- коэффициент ослаблениярассеянного излучения материалом иэделияЯ 2Р" з,.аПо окончании цикла измерения И отображается выходным кодом счетчи. ка 7, После осуществления измерения на образце материала контролируемого изделия производят контроль толщины. Для этого устройство устанавливают на поверхность изделия, а блок 12 коммутации устанавливают 46552 4в положение, обеспечивающее поступление импульсов с коллимированногодетектора 3 во второй счетчик 5.Цикл измерения начинается с одновременного сброса первого и второгосчетчиков 4 и 5 и запуска блокауправления, разрешающего подсчетимпульсов, поступающих с коллимированных детекторов 2 и 3 в течение 10 интервала времениПо окончании этого интервалавыходные коды первого 4 и второго 5счетчиков отображают число зарегистрированных импульсов Н и Н , ко торые засисят от толщины й и плотности 0 материала контролируемого иэделия. 2= - (1-Е), (3)фВ дальнейшем в устройстве производится операция над числами Ю,И, и И , представленные кодами со ответствующих счетчиков в соответствии с алгоритмом, позволяющимполучить информацию о толщине контролируемого изделия. Посколькуиндикация результата осуществляетсялишь по окончании всего процесса вычислений и промежуточные результатыне индицируются, блоки 6 и 8-11работают в асинхронном режиме и ихработа описывается лишь с точки зрения реализации алгоритма без учетареальных условий распространенияэлектрических сигналов.Числа М, и И представленныевыходными кодами второго и третьегосчетчиков 5 и 7, поступают наблок 6 вычитания, при этом результат вычитания представляется соотношением= - е. (4)г45 Результат вычитания, представленный кодом, поступает напервыйвход сумматора 8, на второй входкоторого поступает выходной кодпервого счетчика 4. Результат суммирования описывается выражениемР " (5)н,+ н,-н,= - е8После этого на первые. входы55 блоков 9 и 11 логарифма отношенийпоступает число И представленноевыходным кодом третьего счетчика 7,а на вторые входы - результат сум114 б 552Составитель В. ПарнасовТехред И. ГергельКоррект Редактор А.Заказ 13513 Бутя шкина Тираж 651 ВНИИПИ Государственного .к по делам изобретений и 13035, Иосква, Ж, РаушскПодписномитета СССРоткрытийя наб., д. 4 Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,4 илиал мирования и вычитания соответственно. В результате вычислений на выходах блоков 9 и 11 логарифма отноаений образуются коды, отображающие зависимостиц +.- (6)1 п - .-р 1,Иф н, МРезультат измерения толщины образуется в блоке 10 отношения при делении выходных кодов блоков 9 и 11логари 4 ма отношений, описываемыхвьражениями (б) и (7). Результатизмерения не зависит от плотностиМ,+Н-ИЬй,-и,е,Таким образом, предлагаемоеустройство позволит измерять толщину материала переменной плотности, а указанные признаки обеспечивают 5 независимость результатов измеренияот плотности контролируемого материала. Использование предлагаемого уст 10ройства по сравнению с известным,позволяет в 3-4 раза повысить точность измерения, толщины материалапеременной плотности, а также увеличить производительность контроля15за счет уменьшения количества градуировок прибора при переходе отизмерения толщины материала одной плотности к измерению толщины материала другой плотносф ти,