[其他]射線測(cè)厚方法和射線數(shù)字厚度計(jì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101987000004383
• 申請(qǐng)日: 1987-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN87104383B
• 公開（公告）日: 1988-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王澤民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 張志東

本發(fā)明用于材料厚度的無接觸在線測(cè)量，由放射源、探測(cè)器和二次儀表構(gòu)成。其二次儀表包括靜電計(jì)，雙積分式比值對(duì)數(shù)Ａ／Ｄ變換器，時(shí)間常數(shù)調(diào)整電路和Ｖｏ保持電路，Ｖｏ為材料厚度為０時(shí)靜電計(jì)的輸出電壓。由于引入了雙積分比值對(duì)數(shù)Ａ／Ｄ變換器，并且在變換器積分過程中能改變時(shí)間常數(shù)，使本厚度計(jì)在量程范圍內(nèi)能給出滿足誤差要求的厚度數(shù)字指示。

本發(fā)明屬于物理領(lǐng)域涉及一種粒子輻射計(jì)量設(shè)備，用于機(jī)械量測(cè)量。

目前在線測(cè)量和控制板材生產(chǎn)的同位素或χ射線厚度計(jì)種類很多，但是，基本上分兩大類。

1.偏差式厚度計(jì)：儀表只顯示被測(cè)板材與標(biāo)準(zhǔn)板材的差值。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是不能直接讀出被測(cè)板材的厚度值，只顯示與標(biāo)準(zhǔn)板材的偏差。改變生產(chǎn)規(guī)格要裝上不同的標(biāo)準(zhǔn)板，更換標(biāo)準(zhǔn)板要中斷生產(chǎn)，浪費(fèi)時(shí)間，降低生產(chǎn)效率。例如武漢溫度計(jì)廠，長(zhǎng)沙儀表廠，大連213所生產(chǎn)的同位素厚度計(jì)均屬于這類儀表。

英國(guó)1976年3月10日公布的專利1427751也是偏差指示的厚度計(jì)，其不能在量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字直讀的原因是因?yàn)椴捎玫膶?duì)數(shù)放大器及線性A/D交換器的變換結(jié)果不能在量程范圍內(nèi)擬合材料對(duì)射線的吸收曲線。

2.直讀式厚度計(jì)：當(dāng)射線穿過被測(cè)板材時(shí)，射線強(qiáng)度被衰減?徊獾陌宀暮穸萒h變化時(shí)探測(cè)器的輸出信號(hào)電壓V也隨之變化。它們之間有函數(shù)關(guān)系V＝f（Th）。現(xiàn)有的直讀式厚度計(jì)是將探測(cè)器的輸出信號(hào)進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)電壓V進(jìn)行線性A/D變換，得到的數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)由函數(shù)V＝f（Th）計(jì)算出厚度Th值。這種厚度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是直讀，并能進(jìn)行控制。缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格較貴，不適合在惡劣的環(huán)境下工作。英國(guó)1981年9月3日公布的專利1597010屬于這類儀器。

本發(fā)明的目的在于提供一種A/D變換器實(shí)現(xiàn)板材厚度值的直讀以及一種校準(zhǔn)方法。既改進(jìn)了偏差式厚度計(jì)讀數(shù)不便及使用不便的缺點(diǎn)，又能代替微機(jī)計(jì)算厚度值，具有電路簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、使用方便、能夠在惡劣的環(huán)境中工作（不需要空調(diào)）的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的要點(diǎn)是提供一種變換器，這種變換器輸出的BCD代碼與輸入的模擬電壓的關(guān)系在要求的誤差范圍內(nèi)和板材的厚度值與探測(cè)器輸出信號(hào)的關(guān)系曲線一致。此時(shí)變換器的輸出代碼也就是被測(cè)板材的厚度值讀數(shù)了。

同位素放出的β射線或γ射線，在穿過被測(cè)板材時(shí)，放射性強(qiáng)度和被測(cè)板材的厚度Th的關(guān)系為

N（Th）＝N₀e^-μTh （1）

No為板材厚度為0時(shí)探測(cè)器接收的放射性強(qiáng)度，粒子數(shù)/秒。

N（Th）為板材厚度為Th時(shí)探測(cè)器接收的放射性強(qiáng)度，粒子數(shù)/秒。

μ為材料的吸收系數(shù)，毫米^-1或厘米²/克

Th為板材厚度，毫米或克/厘米²。

探測(cè)器的輸出信號(hào)經(jīng)放大器放大后的輸出電壓V與板材厚度值Th的關(guān)系為

V（Th）＝V₀e^-μTh （2）

V₀為板材厚度為0時(shí)輸出電壓，伏。

V（Th）為板材厚度為Th時(shí)輸出電壓，伏。

Th＝1/μlnV₀/V(Th) （3）

使用低能γ射線或β源時(shí)（3）式的誤差是很小的。如果用中能γ源或用低能γ源測(cè)量較輕的元素時(shí)（3）式給出較大的誤差，應(yīng)考慮累積效應(yīng)。

V（Th）＝V₀e^-μThB（μTh） （4）

Th＝1/μlnV₀B(μTh)/V(Th)=1/μlnV₀/V(Th)+1/μlnB(μTh) （5）