[其他]射線測厚方法和射線數字厚度計

無效

• 申請號: 87104383
• 申請日: 1987-06-25
• 公開（公告）號: CN87104383B
• 公開（公告）日: 1988-09-21
• 發明（設計）人: 王澤民
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B15/02
• 分類號: G01B15/02
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 張志東

本發明屬于物理領域涉及一種粒子輻射計量設備，用于機械量測量。

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

1.偏差式厚度計：儀表只顯示被測板材與標準板材的差值。這種方法的優點是電路簡單，易實現，價格便宜。缺點是不能直接讀出被測板材的厚度值，只顯示與標準板材的偏差。改變生產規格要裝上不同的標準板，更換標準板要中斷生產，浪費時間，降低生產效率。例如武漢溫度計廠，長沙儀表廠，大連213所生產的同位素厚度計均屬于這類儀表。

英國1976年3月10日公布的專利1427751也是偏差指示的厚度計，其不能在量程范圍內實現數字直讀的原因是因為采用的對數放大器及線性A/D交換器的變換結果不能在量程范圍內擬合材料對射線的吸收曲線。

2.直讀式厚度計：當射線穿過被測板材時，射線強度被衰減?徊獾陌宀暮穸萒h變化時探測器的輸出信號電壓V也隨之變化。它們之間有函數關系V＝f（Th）。現有的直讀式厚度計是將探測器的輸出信號進行放大，放大后的信號電壓V進行線性A/D變換，得到的數字信號輸入計算機。計算機由函數V＝f（Th）計算出厚度Th值。這種厚度計的優點是直讀，并能進行控制。缺點是設備復雜，價格較貴，不適合在惡劣的環境下工作。英國1981年9月3日公布的專利1597010屬于這類儀器。

本發明的目的在于提供一種A/D變換器實現板材厚度值的直讀以及一種校準方法。既改進了偏差式厚度計讀數不便及使用不便的缺點，又能代替微機計算厚度值，具有電路簡單、價格便宜、使用方便、能夠在惡劣的環境中工作（不需要空調）的優點。

本發明的要點是提供一種變換器，這種變換器輸出的BCD代碼與輸入的模擬電壓的關系在要求的誤差范圍內和板材的厚度值與探測器輸出信號的關系曲線一致。此時變換器的輸出代碼也就是被測板材的厚度值讀數了。

同位素放出的β射線或γ射線，在穿過被測板材時，放射性強度和被測板材的厚度Th的關系為

N（Th）＝N₀e^-μTh（1）

No為板材厚度為0時探測器接收的放射性強度，粒子數/秒。

N（Th）為板材厚度為Th時探測器接收的放射性強度，粒子數/秒。

μ為材料的吸收系數，毫米^-1或厘米²/克

Th為板材厚度，毫米或克/厘米²。

探測器的輸出信號經放大器放大后的輸出電壓V與板材厚度值Th的關系為

V（Th）＝V₀e^-μTh（2）

V₀為板材厚度為0時輸出電壓，伏。

V（Th）為板材厚度為Th時輸出電壓，伏。

Th＝1/μlnV₀/V(Th) （3）

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

V（Th）＝V₀e^-μThB（μTh）（4）

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

附圖2中的曲線1為窄束γ射線也就是積累因子B（μTh）＝1時的吸收曲線。曲線2是積累因子大于1時的吸收曲線。

實現厚度值的直讀，顯示Th值，也就是設計一種變換器，這種變換器的數字輸出信號能夠擬合曲線1和曲線2。在量程范圍內其偏差滿足精度要求。

以下將結合例圖對發明作進一步詳細描述

圖1為數字直讀式同位素厚度計原理圖

圖2為γ射線的吸收曲線（靜電計輸出電壓與材料厚度的關系曲線）

圖3為雙積分A/D變換器積分器的輸出波形

圖1電路單元說明：

〔1〕放射源〔2〕探測器

〔3〕靜電計〔4〕比值對數A/D變換器

〔5〕〔6〕積分時間常數調節電路

〔7〕Vo保持電路〔8〕上限予置開關

〔9〕下限予置開關〔10〕數值比較器

〔11〕軋輥壓下調節電路