[其他]一种射线测厚方法和射线数字厚度计

说明书

本发明属于物理领域涉及一种粒子辐射计量设备，用于机械量测量。

目前在线测量和控制板材生产的同位素或X射线厚度计种类很多，但是，基本上分两大类。

1.偏差式厚度计：仪表只显示被测板材与标准板材的差值。这种方法的优点是电路间单，易实现，价格便宜。缺点是不能直接读出被测板材的厚度值，只显示与标准板材的偏差。改变生产规格要装上不同的标准板，更换标准板要中断生产，浪费时间，降低生产效率。例如武汉温度计厂，长沙仪表厂，大连213所生产的同位素厚度计均属于这类仪表。

英国1976年3月10日公开的专利1427751也是偏差指示的厚度计。其不能在量程范围内实现数字直读的原因是因为采用的对数放大器及线性A/D交换器的变换结果不能在量程范围内拟合材料对射线的吸收曲线。

2.直读式厚度计：当射线穿过被测板材时，射线强度被衰减。被测的板材厚度Th变化时探测器的输出信号电压V也随之变化。它们之间有函数关系V＝f（Th）。现有的直读式厚度计是将探测器的输出信号进行放大，放大后的信号电压V进行线性A/D变换，得到的数字信号输入计算机。计算机由函数V＝f（Th）计算出厚度Th值。这种厚度计的优点是直读，并能进行控制。缺点是设备复杂，价格较贵，不适合在恶劣的环境下工作。英国1981年9月3日公布的专利1597010属于这类仪器。

本发明的目的在于提供一种A/D变换器实现板材厚度值的直读以及一种校准方法。既改进了偏差式厚度计读数不便及使用不便的缺点，又能代替微机计算厚度值。具有电路简单价格便宜、使用方便、能够在恶劣的环境中工作（不需要空调）的优点。

本发明的要点是提供一种变换器，这种变换器输出的BCD代码与输入的模拟电压的关系在要求的误差范围内和板材的厚度值与探测器输出信号的关系曲线一致。此时变换器的输出代码也就是被测板材的厚度值读数了。

同位素放出的β射线或γ射线，在穿过被测板材时，放射性强度和被测板材的厚度Th的关系为

N（Th）＝N₀（1）

N₀为板材厚度为0时探测器接收的放射性强度，粒子数/秒。

N（Th）为板材厚度为Th时探测器接收的放射性强度，粒子数/秒。

μ为材料的吸收系数，毫米^-1厘米²/克。

Th为板材厚度，毫米或克/厘米²。

探测器的输出信号经放大器放大后的输出电压V与板材厚度值Th的关系为

V（Th）＝V₀（2）

V₀为板材厚度为0时输出电压，伏。

V（Th）为板材厚度为Th时输出电压，伏。

Th＝1/μlnV₀/V(Th)（3）

使用低能γ射线或β源时（3）式的误差是很小的。如果用中能γ源或用低能γ源测量较轻的元素时（3）式给出较大的误差，应考虑累积效应。

V（Th）＝V₀B（μTh）

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

附图2中的曲线1为窄束γ射线也就是积累因子B（μTh）＝1时的吸收曲线。曲线2是积累因子大于1时的吸收曲线。

实现厚度值的直读，显示Th值，也就是设计一种变换器，这种变换器的数字输出信号能够拟合曲线1和曲线2。在量程范围内其偏差满足精度要求。

附图说明

图1为数字直读式同位素厚度计原理图。

图2为γ射线的吸收曲线（静电计输出电压与材料厚度的关系曲线）

〔1〕放射源〔2〕探测器

〔3〕静电计〔4〕反向运算放大器

〔5〕RC回路〔6〕比较器

〔7〕与门〔8〕计数器

〔9〕时钟产生器〔10〕分频器

〔11〕〔12〕时间常数调节电路

〔13〕V₀保持电路〔14〕上限予置开关

〔15〕下限予置开关〔16〕数值比较器

〔17〕轧辊调节电路