FI98098C - Laite ei-metallisten mittausesineiden tutkimista varten - Google Patents

Description

98098

Laite ei-metallisten mittausesineiden tutkimista varten Anordning för undersökning av icke-metalliska mätföremäl

Keksintö liittyy laitteeseen ei-metallisten esineiden (jatkossa 5 "mittausesineet") tutkimista varten, jolloin "tutkimuksella tarkoitetaan, että määritetään mittausesineessä mahdollisesti olevan elementin, esim. lahon, oksien tai vieraiden esineiden esiintyminen, erityisesti sen sijainti, kun elementin tiheys poikkeaa mittausesineen normaalista tai keskimääräisestä 10 tiheydestä. Keksintö soveltuu käytettäväksi ensi sijassa puuteollisuudessa tukkien tutkimiseksi ("tukkitomografia"), tai esim. määrättyä komposiittimateriaalia, kuten haketta ja liimaa olevien rakenne-elementtien tutkimiseksi, mutta se ei rajoitu näihin alueisiin.

15

On jo ehdotettu, että mainitussa tarkoituksessa rungon läpi lähetetään gammasäteilyn lähteestä litteä sädekimppu, ja että vastakkaisella puolella rungon vaimentava säteilyn vuo vastaanotetaan erillisten ilmaisimien kaarimaisessa kokoonpanossa, 20 jolloin ilmaisimien signaalit arvioidaan tietokonelaitteistossa. Säteilylähdettä ja ilmaisinkokoonpano kierretään rungon ympäri, tai päin vastoin, löydettyjen vikojen paikantamiseksi.

Toisessa samaan tarkoitukseen ehdotetussa kierrettävässä 25 laitteessa säteilylähteenä on röntgenputki.

Tarvittava kiertomekanismi tekee rakenteesta kalliimman, ja lisäksi sahalaitosympäristössä pyritään mahdollisuuksien mukaan välttämään mittauslaitteiston liikkuvia osia.

30

Toisessa samaa tarkoitusta varten tunnetussa laitteessa gammasäteilyn lähteet ja ilmaisinkokoonpanot on järjestetty kiinteästi, ja gammasäteilyn lähteet käsittävät pyyhkäisy-laitteen, jolla saatetaan kapea sädekimppu suorittamaan koko 35 ilmaisimen käsittävän pyyhkäisyliikkeen, jonka tässä tapauksessa ei tarvitse käsittää pyyhkäisyliikkeen, jonka tässä tapauk- 2 98098 sessa ei tarvitse käsittää erillisten elementtien joukkoa, koska voidaan hyödyntää signaalin oma ajoitustietoa.

Kanadalaisessa patenttihakemuksessa 575,481 (joka vastaa 5 ruotsalaista patenttihakemusta 8902791-6) samaan tarkoitukseen osoitetaan menetelmä ja laite, jossa kolme säteilylähdettä, jotka lähettävät tutkittavan tukin läpäisemään pystyvää lajia olevaa sähkömagneettista energiaa, on järjestetty kiinteästi 120° kulmaetäisyyksiin pitkittäiskuljettimella siirretyn tukin 10 ympärille. Jokaista säteilylähdettä vastapäätä tukin lävistäjän vastakkaiselle puolelle on järjestetty samaten kiinteä, kyseiselle säteilylle herkkä vastaanotinelin, joka muodostuu lineaarisesta ilmaisinkokoonpanosta, ts. joukosta ilmaisimia, jotka valituin keskinäisin etäisyyksin on järjestetty (ympyräkaaren 15 muotoiseen) riviin kyseisen säteilylähteen ollessa keskipisteessä. Jokainen ilmaisinkokoonpano vastaanottaa säteilyä yhdestä ainoasta säteilylähteestä.

Mittausesine kulkee pitkittäiskuljettimella mittausaseman läpi, 20 ja ilmaisinten lähtösignaalit arvioidaan tietokonelaitteistossa, joka on ohjelmoitu siten, että mainituista lähtösignaaleis-ta lähtien voidaan määrittää poikkeavan tiheyden omaavien elementtien (kuten sisäiset viat, esim. laho, tai vieraat kappaleet, esim. naulat) esiintyminen ja sijainti.

25

Toisessa tarkoituksessa, nimittäin tukin halkaisijan mittaamiseksi, ruotsalaisessa patentissa 425 126 (joka vastaa amerikkalaista patenttia 4,555,633) on ehdotettu, että mittausesineen kahdelle vastakkaiselle puolelle järjestetään säteilyn, esim.

30 mittausesinettä läpäisemättömän näkyvän valon lähettimien ja vastaanottimien sekarivejä, jolloin vastaanottimien lukumäärä on pienempi kuin lähettimien. Tietokonelaitteistossa halkaisija määritetään lähtien siitä, mitkä lähettimien ja vastaanottimien väliset säteilyreitit mittausesine on peittänyt.

35 3 98098

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on poikkeavan tiheyden omaavien kohtien paikantamiseksi aikaansaada laite, jossa ei . ole mitään liikkuvia osia, ja jolla saadaan tarkempia paikan nustietoja, jolloin ilmaisinkokoonpanon suhteellisen kalliita 5 erilaisia ilmaisimia käytetään tehokkaammin, nimittäin useampaan kertaan.

Keksinnölle ovat tunnusomaisia oheisista patenttivaatimuksista ilmenevät tunnusmerkit. Edellä mainitusta halkaisijan mittaus-10 laitteista poiketen mittausesineen toisella puolella on esillä olevan keksinnön mukaisesti rivi, jossa on ainoastaan lähetti-miä, ja toisella puolella rivi, jossa on ainoastaan vastaanottimia, jolloin vastaanottimien lukumäärä on suurempi kuin lähettimien, ja lisäksi säteily on mittausesineen läpäisevää 15 lajia.

Koska saman ilmaisinkokoonpanon ilmaisimet peräkkäin vastaanottavat säteilyä eri näkökulmista (ts. useammasta keskinäisin etäisyyksin järjestetystä säteilylähteestä, joita mieluimmin on 20 enemmän kuin kaksi), paikannuksesta tulee parempi, jopa siinä määrin, että riittävän monella riittävän suurin keskinäisin etäisyyksin järjestetyllä lähteellä yksi ainoa paikaltaan kiinteä mittauspari voi korvata esim. edellä mainitun kanadalaisen patenttihakemuksen kolme mittausparia.

25

Keksintöä selitetään nyt lähemmin oheisten kaaviollisten piirustusten avulla, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen laitteen ensimmäisen ja kuvio 2 toisen suoritusesimerkin, ja jossa kuviossa 3 pienemmässä mittakaavassa esitetään kolmas 30 vaihtoehto.

• Kuvion 1 mukaisesti tutkitaan tukin 50 muodostama mittausesine.

Tukkia 50 kuljetaan pitkittäiskuljettimella (kerattirata) 51 kohtisuoraan piirustuksen tasoon nähden keksinnön mukaisen 35 laitteen läpi, joka käsittää yhden ainoan kiinteästi järjestetyn lähetinkokoonpanon 10', joka käsittää seitsemän riviin 4 98098 rinnan tai lähekkäin järjestettyä, valituin keskinäisin etäisyyksin s olevaa säteilylähdettä eli lähetintä, kuten 10'a, 10'e, 10'g, sekä yhden ainoan, myös kiinteästä järjestetyn ilmaisinkokoonpanon eli vastaanotinelimen 30', joka käsittää 5 useampia (esim. monta sataa) riviin vierekkäin järjestettyä, valituin keskinäisin etäisyyksin d järjestettyä erillistä sinänsä tunnettua lajia olevaa ilmaisinta, kuten 30'a.

Säteilylähteet 10'a jne. lähettävät säteilyä, joka läpäisee 10 mittausesineen, ja ilmaisimet 30'a jne. ovat herkkiä tälle säteilylle. Säteilylähteiden kokoonpano 10' ja ilmaisimien kokoonpano 30' muodostavat yhdessä mittausparin, jolla on pääasiallinen mittaussuunta m (mittaussuunta voidaan määritellä ilmaisinrivin normaalina).

15

Jokainen säteilylähde 10'a jne. lähettää laajenevan sääte-lykeilan, jota rajaavat rajasäteet, kuten 10'a', 10’a", ja joka osuu koko vastapäätä olevaan vastaanotinelimeen 30'. Poikkeuksena edellä mainituista laitteista poikkeavan tiheyden omaavien 20 elementtien paikantamiseksi, esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen mittausparissa on useampia säteilylähteitä, jotka on suunnattu samaa erillisten ilmaisimien kokoonpanoa kohti.

Ennen kuin säteily saavuttaa ilmaisimet, se kuitenkin yleensä 25 ensin kulkee tukin 50 läpi, kuten nähdään esim. säteillä 10'a" ja 20'e", jolloin mittausesine 50 vaimentaa sitä. Vaimennusta syntyy tällöin vaihtelevassa määrin, johtuen osittain eri säteilyreittien erilaisesta pituudesta mittausesineessä, ja osittain mahdollisten vikojen esiintymisestä tai puuttumisesta 30 sekä niiden laadusta.

Lähetinkokoonpanon 10' erilliset säteilylähteet 10'a aktivoidaan tietokoneyksiköltä tai -laitteistolta 52 peräkkäin muutaman millisekunnin suuruusluokkaa olevaksi jaksoksi.

35 Jokaisen säteilylähteen 10'a eteen on järjestetty tietokone-yksiköllä 52 yksilöllisesti ohjattavissa oleva suljin, kuten 5 98098 11'a, 11'f; havainnollisuuden vuoksi piirustuksessa on esitetty vain sulkimen 11'f liitäntä.

Aktivoimisella tarkoitetaan ylimalkaan sitä tilaa, jossa 5 säteilylähteestä tuleva säteily saavuttaa mittausesineen. Kyseessä voi olla, kuten esillä olevassa esimerkissä, jatkuvasti säteilevän säteilylähteen suojan poistaminen, tai muutoin sammutettuna olevan säteilylähteen sytyttäminen.

10 Esillä olevassa esimerkissä oletetaan, että säteily on isotoop- pisäteilyä, että säteilylähteet 10'a jne. muodostuvat esim.

192 137

Ir tai Cs -säteilylähteistä, ja että vastaanotinelimenä 30' käytetään tuikeilmaisimien kokoonpanoa. Aktivoiminen aikaansaadaan avaamalla peräkkäin sulkimet 11'a jne, niin että 15 ne sen jälkeen jälleen suljetaan.

Sulkimet voidaan kuitenkin jättää pois käytettäessä sellaisia säteilylähteitä, kuten esim. röntgenputkia, joissa aktivoiminen ja sammuttaminen voidaan aikaansaada kytkemällä tietokonelait-20 teistolla 52 syöttövirta päälle ja pois, kuten kuviossa 1 osoitetaan katkoviivayhteydellä r.

Röntgensäteilyn vastaanotinelimiä, jotka sisältävät 512 tai 1024 erillistä ilmaisinelementtiä 0,45 mm kuvapiste-etäisyy-25 della, markkinoi esim. yhtiö Thomson Tubes Electroniques, Boulogne-Billancourt, merkinnällä THX 2024.

Vastaanotinelimen erilliset ilmaisimet tuottavat lähtösig-naaleja, joiden suuruus riippuu paitsi kulloisenkin sätei-30 lylähteen suoritusarvoista myös vaimennusmäärästä, ja jotka syötetään arvioitaviksi tietokoneyksikköön 52. Arviointimenetelmän lähemmät yksityiskohdat, joihin kuuluu myös eri säteilyreittien vaihtelevista pituuksista mittausesineen sisällä riippuvien vaimennusmäärän erojen kompensoiminen tai 35 poistaminen, eivät sisälly esillä olevan keksinnön puitteisiin; sellainen menetelmä on osoitettu esim. johdannossa 98098 6 mainitussa kanadalaisessa ja vastaavasti ruotsalaisessa patenttihakemuksessa.

Kuvion 2 mukaan laitteessa on ensimmäinen lähetinkokoonpano 5 10, joka käsittää kolme rivissä rinnan tai lähekkäin olevaa säteilylähdettä eli lähetintä 10a, 10b, 10c, ja toisen lähetinkokoonpanon 20, jossa on kolme rinnan tai lähekkäin olevaa säteilylähdettä eli lähetintä 20a, 20b, 20c.

10 Lähetinkokoonpanot 10 ja 20 on järjestetty kerattiradan 51 ja vastaavasti tukin 50 eri puolille, ts. keskinäiselle kulmaetäisyydellä mittausesineen keskipisteen C suhteen, mutta ei lävistäjän suhteen vastakkaisille puolille (kulma-etäisyys on pienempi kuin 180°, esim. 80° - 110°. Lävistäjän 15 suhteen vastakkaisella puolella on jokaista lähetinkokoon-panoa 10, 20 kohti järjestetty vastaanotinelin 30 ja vastaavasti 40. Muutoin järjestely on samanlainen kuin kuviossa 1.

20 Vastaanotinelimet käsittävät satakunta ilmaisinta, kuten 30a, 40a, ja kaikki lähetinkokoonpanot ja vastaanotinelimet on järjestetty kiinteiksi.

Jokainen säteilylähde 10a jne. lähettää laajenevan sädekim-25 pun, jolla on rajasäteet kuten 10a', 10a" ja vastaavasti 20a', 20a" jne, joka osuu koko vastapäätä olevaan vastaan-otinelimeen 30 ja vastaavasti 40. Mittauspareilla 10/30 ja vastaavasti 20/40 on pääasiallisesti mittaussuunnat m' ja vastaavasti m", jotka käsittävät suuruusluokkaa 90° olevan 30 kulman. Molemmat lähetinkokoonpanot 10, 20 voidaan aktivoida samanaikaisesti.

Jokainen mittauspari voi olla järjestettynä erilliseen tasoon, joka valitulla etäisyydellä mittausesineen siirty-35 missuunnassa on erillään toisen sellaisen parin tasosta (jolloin tasot ovat keskenään samansuuntaiset), tai samaan 7 98098 tasoon (esim. piirustuksen tasoon) voidaan järjestää useampia mittauspareja.

Ensin mainitussa tapauksessa mittausparit voivat periaat-5 teessä olla keskenään mielivaltaisessa (mutta eriävässä) asemassa, esim. kuvion 2 mukaisen aseman sivussa, jolloin mittaussuunnat m', m" ovat karkeasti ottaen kohtisuorassa toisiinsa nähden, mutta myös kuvion 3 mukaisessa asemassa, jossa mittaussuuntien m', m" välissä on 180°:n kulma.

10

Lyhyenä yhteenvetona keksinnön mukaisen laitteen toiminta voidaan kuvata seuraavalla tavalla.

Kun säteilylähde on aktivoitu, mitataan säteilyn mittausesi-15 neen läpi kulun jälkeen jäljellä oleva voimakkuus jokaisessa erillisessä ilmaisimessa kulloisessakin mittauselimessä. Jokaisessa ilmaisimessa saatu arvo on mittana säteilyn vaimenemiselle säteilylähteestä alkavalla matkalla. Koko vastaanotinelimessä saadaan siis vaimennusarvoja suurelle 20 määrälle (esim. suuruusluokkaa 500 tai 1000) tukin läpi kulkevalle säteilyreitille.

Samassa lähetinkokoonpanossa olevan seuraavan säteilylähteen aktivoimisen yhteydessä saadaan uudet arvot uusille säteily-25 reiteille. Jos säteilylähteen vaihto voidaan suorittaa niin nopeasti, että tukin 50 siirtyminen pituussuunnassa ensimmäisen lähetinkokoonpanon säteilylähteen ja viimeisen lähe-tinkokoonpanon säteilylähteen aktivoimisten välisenä aikana on vähäinen (esim. ei suurempi kuin 1 cm), saadaan joukko 30 mittausarvoja, jotka liittyvät ohueen (esim. 1 cm paksuun) tukin viipaleeseen, ts. tomografinen poikkileikkaus.

Tietokoneyksikössä 52 yhdistetään mittausarvot kaikista mittaussuunnista (kaikista mittauspareista) koskemaan samoja 35 viipaleita. Jokaista sellaista viipaletta varten voidaan 8 98098 sitten määrittää tiheysvaihteluita sekä suuruudeltaan että sijainniltaan tukin sisällä.

Esimerkkinä käytännön arviosta kuvion 2 mukaiselle lait-5 teelle tukkien mittaamiseksi jopa 600 mm:n halkaisijaan saakka voidaan mainita seuraavaa:

Ilmaisinkokoonpanojen pituus on noin 1000 mm, ja ne käsittävät karkeasti ottaen yhtä suuren lukumäärän erillisiä 10 ilmaisimia, joiden keskinäinen etäisyys on toisin sanoen suuruusluokkaa 1 mm.

Ilmaisinkokoonpanot on järjestetty etäisyydelle Dm = noin 1000 mm mittausesineen keskipisteestä.

15 Lähetinkokoonpanot käsittävät kolme lähdettä noin 100 mm:n keskinäisellä etäisyydellä, ts. huomattavasti suuremmalla etäisyydellä kuin ilmaisimien keskinäinen etäisyys. Lähetinkokoonpanot on sijoitettu etäisyydelle Ds = noin 2000 mm 20 mittausesineen keskipisteestä, ne ovat ts. periaatteessa kaksi kertaa niin kaukana kuin ilmaisinkokoonpanot.

Keksinnön puitteissa ovat myös mm. seuraavat vaihtoehdot mahdollisia: 25 - mittausparien lukumäärä on muu kuin kaksi tai yksi; - ilmaisinkokoonpano on kaareva; - ilmaisinkokoonpanot on järjestetty likelle toisiaan ja kaarevien ilmaisinkokoonpanojen tapauksessa ne on yhdistetty samaksi kaareksi, jossa kaaren osa edelleen kuitenkin vas- 30 taanottaa säteilyä saman lähetinkokoonpanon useammasta säteilylähteestä, ja kaaren toinen osa vastaanottaa säteilyä toisen lähetinkokoonpanon useammasta säteilylähteestä.

Claims (10)

1. Laite ei-metallisten esineiden ("mittausesineiden") tutkimista varten mittausesineessä (50) mahdollisesti olevan 5 elementin esiintyminen, erityisesti sen sijainti, kun elementin tiheys poikkeaa mittausesineen normaalista tai keskimääräisestä tiheydestä, jolloin laite käsittää ainakin yhden mittausesineen (50) viereen kiinteästi järjestetyn lähetin-elimen (10') säteilyn lähettämiseksi, joka voi tunkeutua 10 mittausesineen läpi, ja lävistäjän suhteen vastapäätä jokaista lähetinelintä, mittausesineen toisella puolella olevan vastaanotinelimen, joka muodostuu mainitulle säteilylle herkkien, valituille keskinäisille etäisyyksille (d) järjestettyjen ja tietokoneyksikköön (52) liitettyjen eril-15 listen ilmaisimien (30'a) paikan suhteen kiinteästi järjestetystä lineaarisesta kokoonpanosta (30'), tunnettu siitä, että jokainen lähetinelin muodostuu useammasta valitulla keskinäisellä etäisyydellä (s), joka on suurempi kuin ilmaisimien keskinäinen etäisyys (d), sijaitsevasta säteily-20 lähteestä (10'a), jotka on järjestetty peräkkäin yksi kerrallaan aktivoitaviksi niin, että säteilylähteet lähettävät säteilyä samaa ilmaisinkokoonpanoa kohti, jossa kaikki ilmaisimet siten vuorollaan saavat säteilyä niin monesta näkökulmasta kuin lähetinelimessä on säteilylähteitä, jol-25 loin yhteistoiminnassa olevat lähetin- ja vastaanotinelimet muodostavat mittausparin, jolla on pääasiallinen mittaus-suunta (m) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite useammalla mittaus- . 30 parilla (10/30, 20/40), tunnettu siitä, että jokai nen mittauspari on järjestetty erilliseen tasoon.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite kahdella mittausparilla, tunnettu siitä, että mittausparien 35 pääasiallisten mittaussuuntien (m’, m") väliin jäävä kulma on suuruusluokkaa 90°. 10 98098

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite kahdella mittausparilla, tunnettu siitä, että mittausparien pääasiallisten mittaussuuntien (m', m") väliin jäävä kulma on suuruusluokkaa 180°. 5

5. Jonkin tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilylähteet muodostavat isotooppilähteitä, ja että jokaisen säteilylähteen eteen on järjestetty yksilöllisesti ohjattavissa oleva 10 suljin (ll'a).

6. Jonkin tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilylähteet ovat röntgenputkia, ja että vastaanotinelin on tuikeilmaisimien 15 kokoonpano.

7. Jonkin tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että lähetinelimessä olevien säteilylähteiden lukumäärä on kolme. 20

8. Jonkin tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että ilmaisinkokoon-panossa olevien ilmaisimien lukumäärä on suuruusluokkaa monta sataa. 25

9. Jonkin tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että lähetinelimessä olevien säteilylähteiden keskinäinen etäisyys (s) on suuruusluokkaa 100 mm. 30

9 98098

10. Jonkin tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että lähetinelin on järjestetty karkeasti ottaen kaksinkertaiselle etäisyydelle (Ds) mittausesineen keskipisteestä (C) ilmaisinkokoonpanon 35 vastaavaan etäisyyteen verrattuna. n m i im i . » m 11 98098