JPS6327708A - 放射線透過式厚み計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定物である圧延材等の厚みを測定する光
電子増倍管を使用したシンチレーションカウンター形の
放射線透過式厚み計に関するもので、さらに経営すれば
、被測定物先端の厚みの測定精度を早期に安定化するこ
とのできる放射線透過式厚み計の構成に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

シンチレーションカウンター形の放射線透過式厚み計は
、放射性同位元素から発生する放射線が被測定物を透過
する際の減衰量を検出するごとにより被測定物の厚みの
測定を行うもので、被測定物を透過した放射線強度は、
シンチレータと光電子増倍管とを使ってＪす定する。

この被測定物の厚みと、測定された透過放射線強度との
間には、 ［＝Ｉｏｅ−μ丁 （但し、Ｉｏは被測定物がない場合の測定された放射線
の強さ、μは吸収係数、Ｔは被測定物の厚みである。） の関係がある。

シンチレータは、到達した放射線の粒子の数と強度に対
応したシンチレーション光を発生し、この光が光電子増
倍管に入射され、この光電子増倍管の出力は、入射され
た光量に応じて変化するのであるから、被測定物の厚み
Ｔに応じて変化することになる。

この光電子増倍管の出力は、エネルギーのスペクトル分
布を持っており、このスペクトル分布は被測定物の厚み
Ｔとその時の光電子増倍管に印加された高電圧に従って
変化する。

このため、シンチレーションカウンター形の放射線透過
式厚み計は、被測定物の厚みを精度良く測定するために
、光電子増倍管の出力を、厚み測定範囲の全体にわたっ
てできるだけ一定なエネルギーのスペクトル分布に保持
させる必要がある。

ここで、被測定物の厚みがＴで、光電子増倍管に印加さ
れる高電圧が■である時、光電子増倍管の出力のスペク
トル分布が第３図の曲線Ａ　（ＩＥ）であったと仮定す
る。この時の基亭エネルギーレベルＥｏとウィンドウ％
ｌｄＥとを、ウィンドウディスを減算アンプを使用して
演算し、この八Ｅを高電圧発生器に入力して、このΔＥ
が零となるように高電圧■を制御する。すなわち、スペ
クトル分布を一定に保つのである。

もし、被測定物の厚みＴが変わり、スペクトル分布が第
３図の曲線Ｉ３　（Ｅ）のようになると、ΔＥｆＯ となってしまう。

そこで、光電子増倍管に印加する高電圧Ｖを調整するこ
とによって、被測定物の厚みＴに対する曲線Ｂ　（Ｅ）
を曲線Ａ　（Ｅ）に近づけ、ΔＥ＝０ とすることができる。

このように、シンチレーションカウンター形の放射線透
過式厚み計は、自動ゲイン制御回路から光電子増倍管に
印加される高電圧■を、被測定物の厚みＴに応じてエネ
ルギーのスペクトル分布が常に一定となるように変化さ
せることによって、適正なそして精度の高い厚み測定を
達成することができるのである。

また、光電子増倍管に印加する高電圧Ｖの制御範囲は、
その基準電圧（被ｆｉｌＪ定物無し時の高電圧■のこと
）値の約２０％にもなる範囲であり、この高電圧が約０
．５％変化すると、厚み計の測定誤差は厚さ２０ｍｍに
おいて約１００μｍにもなる。

このように、光電子増倍管に印加する高電圧Ｖは、制御
範囲が広いにもかかわらず直接測定ｔａ度につながるも
のであるから、この高電圧■全側御する自動ゲイン制御
回路は高い制御精度および安定性を持たされているので
ある。

従来のシンチレーションカウント形の放射線透過式厚み
針は、圧延設備側からの要求精度を満足させるために、
第４図に示す厚み換算方式、すなわち被測定物の測定点
突入時点ＬＯと同時点からスタートする通常０．２　ｓ
ｅｃ〜０．４　ｓｅｃの連続した各サンプリング時間ｉ
ｔの間の照射された放射線強度を連続的に測定して、こ
の各サンプリング時間Δを間の放射線強度を各サンプリ
ング時間ΔＬごとに厚み換算して測定厚みＴｍとして出
力する厚み換算方式が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点］ このように、従来のシンチレーションカウンター形の放
射線透過式厚み計は、被測定物の厚みＴの変化による光
電子増倍管の出力（エネルギースペクトル分布値ΔＰ）
の変化を測定して、光電子増倍管に印加する高電圧■の
値を制御するフィードバック制御であり、また放射線透
過式厚み計は各−回ごとの測定値（厚み換算）出力を良
い精度内に納めるために０．２　ｓｅｃ〜Ｑ、４　ｓｅ
ｃのサンプリング時間Δを周期での厚み換算処理を行っ
ているのであるが、被測定物が測定点に突入したごとに
よる光電子増倍管の過渡的な出力のスペクトル分布値Δ
Ｐの変化（第４図（ロ）参照）による高電圧■の変化は
第４図（イ）に示すようになり、この高電圧Ｖが安定す
るまでの間の放射線強度の検出値である測定厚みＴｍは
第４図（ニ）に示すようにスペクトル分布値ΔＰの変動
に起因して大きな検出誤差を持つことになる。

このように、従来の放射線透過式厚み計は、光電子増倍
管が過渡的なスペクトル分布値ΔＰの変動を持っている
にもかかわらず、被測定物の測定点突入と同時に一定の
サンプリング時間Δを周期で厚み換算処理に入るため、
出力される初期の測定厚みＴｍには大きな誤差が含まれ
ることになり、このため被測定物の全長にわたる厚みを
精度良く測定したい要求があるにもかかわらず、被測定
物の先端部の厚み測定の応答を遅らせなければならない
と云う問題があった。

すなわち、例えば第４図に示すごとく、スペクトル分布
値ΔＰの過渡的な変動が時点ｔｘで終了したとしても、
第３回目のサンプリング時間Δｔ３の開始時点ｔ２が時
点ｔｘよりもわずかに早い時点であって、このサンプリ
ング時間Δｔ３の初頭に第４図（ロ）の■で示されるス
ペクトル分布値ΔＰの変動値が入ってしまい、このサン
プリング時間ΔＬ３の換算結果である第３回目の測定厚
み６７ｍ３には第４図（ニ）の■に示ず誤差が含まれて
しまうことになる。

このため、過渡的変動に起因する誤差を含まないサンプ
リング時間はΔｔ４となってしまい、このサンプリング
時間ΔＬ４に対応する測定厚みΔＴｍ４の出力時点は時
点ｔ４まで遅れてしまう。

本発明は、上記した従来例における問題点および欠点を
解消すべく創案されたもので、シンチレーションカウン
ター形の放射線透過式厚み計の被測定物先端部に対する
精度の良い厚み測定の遅れが、光電子増倍管に供給され
る高電圧の制御応答にほぼ一義的に対応ずけられること
に着目して、高電圧の安定点すなわち光電子増倍管のス
ペクトル分布値ΔＰと対応する高電圧設定値の安定点を
検出し、この安定点の検出後に厚み換算を行うためのパ
ルスカウントを開始することにより、放射線強度に見合
う厚さ換算を一回目のサンプリング時間から行い、被測
定物先端部の厚み測定応答性を向上させることを目的と
したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

以下、本発明による放射線透過式厚み計を、本発明の一
実施例を示す第１図および第２図を参照しながら説明す
る。

本発明による放射線透過式厚み計は、図示省略したシン
チレータからの光を光電変換し増幅する光電子増倍管ｌ
と、この光電子増倍管ｌへの印加電圧である高電圧■を
制御する自動ゲイン制御回路８　（以下、単にＡＧＣ回
路と呼ぶ）とを具備するシンチレーションカウンター形
放射線透過式厚み計であって、高電圧Ｖを発生させるた
めの高電圧指令値Ｖａと供給される被測定板の設定板厚
Ｔｓに対応して設定された高電圧設定値Ｖｓとの差が一
定値以内であると検出信号を出力する比較器１１と、高
電圧指令値Ｖａの変化率が一定値以内であると検出信号
を出力する変化率検出器１２と、この変化率検出器１２
の検出信号と比較器１１の検出信号との論理積を取って
厚み換算開始指令Ｓを出力するゲート回路１４とから成
る高電圧安定点検出回路１０を有し、この高電圧安定点
検出回路１０からの厚み換算開始指令Ｓの出力により厚
み換算のためのパルスカウントを開始するものとなって
いる。

高電圧安定点検出回路１０からの厚み換算開始指令Ｓは
、光電子増倍管１がシンチレータからの光を受けて変換
出力する電気信号を、ディスクリミネータ２で波高分離
した後、内蔵するカウンタ３で計数したパルス数を厚み
換算のサンプリング時間ごとに厚み換算する演算器９に
入力され、この演算器９から演算結果である測定厚みＴ
ｍが出力されることになる。

〔作用〕

上記した構成から明らかなごとく、本発明による放射線
透過式厚み計は、高電圧■が過渡的状態から安定状態を
なったことを確認してから厚み換算を開始するものとな
っており、またこの高電圧■の安定化検出は、この高電
圧■と一義的に対応ずけられる高電圧指令値Ｖａと高電
圧設定値Ｖｓとの差の絶対値が一定範囲内にあること、
および高電圧Ｆ旨令値Ｖａの変化率が一定範囲内にある
ことの両方を満足させることにより達成される。

すなわち、比較器１１で、第２図（ロ）に示すごとく、
高電圧設定値Ｖｓを目標値とした厚み計の測定精度仕様
で決まる一定範囲値（Ｖｓ±α）（αは厚み計の精度仕
様等で決められる値である）内に高電圧指令値Ｖａが入
ったことを検出すると共に、変化率検出器１２で高電圧
指令値Ｖａの変化率が予め設定された値β（βは単位時
間当たりの電圧変化量で、厚み計の精度仕様等で決めら
れる値）よりも小さい値となったことを検出し、雨検出
信号が共に出力されていると云う条件をゲート回路１４
で鐙認し、このｌ認に従ってゲート回路１４から演算ｒ
ｉ９に厚み換算指令Ｓを出力するのである。

この本発明による放射線透過式厚み計の動作を第２図を
参照しながら説明すると、予め演算３９に入力されてい
る設定厚みＴｓに従って設定される高電圧設定値Ｖｓが
比較器１１に与えられていると共に、この比較器１１に
は予め許容幅αが与えられ、この高電圧設定値Ｖｓと許
容幅αとによって一定範囲値（Ｖｓ±α）が設定されて
おり、同様に変化率検出器１２にも予め変化率値βが与
えられている。

この状態から被測定物が時点１０で測定点に突入すると
、高電圧指令値Ｖａは第２図（ロ）に示すように、その
初頭において過渡的変化をするものの短時間の内に高電
圧設定値Ｖｓと等しい値となる。

この高電圧指令値Ｖａの変化は常に比較器１１と変化率
検出器１２とにより監視されていて、この高電圧指令値
Ｖａが一定範囲（Ｖｓ±α）となり、かつこの高電圧指
令値Ｖａの一定時間内の変化率が変化率値βよりも小さ
くなった時点ｔＯ゛　で厚み換算指令Ｓが演算器９に出
力されるので、被測定物の厚み測定動作であるサンプリ
ングは時点ｔＯ°から開始されることになる。

このようにサンプリング開始時点１０“における高電圧
指令値Ｖａは、例えその値が高電圧設定値Ｖｓと一致し
ていなくても許容範囲（Ｖｓ±α）内にあると共に、そ
の変化率も許容変化率値βよりも小さい値となっている
ので、このサンプリング開始時点１０”から開始される
１回目のサンプリング時間Δｔ１に測定された測定厚み
ΔＴｍｌは、実厚みＴに対して多少の誤差を含むかも知
れないが、例え誤差があったとしても、その誤差は許容
できるわずかな値に抑えられることになる。

〔実施例〕

第１図図示実施例の場合、従来からの放射線透過式厚み
計と同様に、光電子増倍管１の出力は、ディスクリミネ
ータ２に入力され、このディスクリミネータ２の出力が
演算器９に内蔵されたカウンタ３によってカウントされ
、このカウント値が厚み換算のサンプリングタイムごと
に演算器９が厚み換算処理されて測定厚みＴｍとして出
力されるようになっている。

光電子増倍管１の出力のスペクトル分布値ΔＰは、ウイ
ンドディスクミネータ６と減算アンプ７と高電圧発生器
１３とから構成されるＡ　Ｇ　Ｃ回路８に入力され、ま
ずウインドディスクミネータ６と減算アンプ７とにより
高電圧指令値Ｖａ算出され、この高電圧指令値Ｖａは、
高電圧発生器１３に入力され、この高電圧発生器１３で
は入力された高電圧指令値Ｖａに対応した実際に光電子
増倍管ｌに供給する高電圧■を発生する。

ＡＧＣ回路８は二被測定物無し時におけるスペクトル分
布値ΔＰと高電圧■との関係を基準値として調整されて
おり、厚み測定中においても常にスペクトル分布値が被
測定物無し時のスペクトル分布値ΔＰとなるように高電
圧■を制御する。

減算アンプ７から出力された高電圧指令値Ｖａの一部は
、高電圧安定点検出回路１０に入力され、まず比較器１
１にて演算器９から入力されている高電圧設定値Ｖｓに
対して入力された高電圧指令値Ｖａが一定範囲値以内に
入っていることが検出されると共に、変化率検出器１２
にて入力された高電圧指令値Ｖａの変化率が設定された
一定値以下であることが検出され、雨検出信号のゲート
回路１４への入力により厚み換算開始指令Ｓが演算器９
に出力される。

演算器９は、厚み換算開始指令Ｓの入力と同時にカウン
タ３による厚み換算のためのカウント動作を開始する。

第２図に示した実施例は、実厚みＴの異なる被測定物の
厚みを連続して測定する場合を示したもので、演算器９
にはこの実厚みＴの異なる被測定物の供給タイミングに
合わせて、異なる設定厚みＴｓが入力されており、演算
器９はこの異なる設定厚みＴｓの入力に従ってその高電
圧設定値Ｖｓを変更設定している。

この本発明による放射線透過式厚み計を実際に運転して
従来例と比較してみると、従来例において被測定物の突
入時点から０．４〜０．６　ｓｅｃ後の厚み測定値出力
が厚さ２０１ｍにつき±６０μｍの誤差を生じていたも
のが、本発明の場合は、被測定物の突入時点から０．４
〜０．６　ｓｅｃ後の厚み測定値出力が厚さ２０ｕａに
つき±２０μｍの誤差となり、従来測定ネｎ度の低かっ
た被測定物の先端部の測定精度を大幅に向上させること
ができた。

なお、この実測例においては、変化率検出器１２におけ
る高電圧指令値Ｖａの変化率を検出するためのサンプリ
ングタイムは２０１ｍ５ｅＣであった。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明による放射線透
過式厚み計は、高電圧の過渡現象が安定したことを検出
してから厚み測定動作を行うものであるので、被測定物
の先端部に対する厚み測定精度をその当初から安定した
ものとすることができ、また高電圧が安定すると同時に
測定動作を開始するので有効な厚み測定を早期に開始す
ることができ、これによって被測定物全長にわたる厚み
を精度良く測定したいと云う要求を充分に満足させるこ
とができ、その構成も簡単であるので実施が容易である
等多くの優れた効果を発ＩＴするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による放射線透過式厚み計の一実施例
の構成を示すブロック図である。 第２図は、第１図に示した本発明の一実施例の動作を説
明するための特性線図である。 第３図は、光電子増倍管の出力のスペクトル分布図であ
る。 第４図は、従来の放射線透過式厚み針の動作特性を示す
特性線図である。 符号の説明 ｌ；光電子増倍管、３；カウンタ、８；自動ゲイン制御
回路、９；演算器、１０；高電圧安定点検出回路、１１
；比較器、１２；変化率検出器、１３；高電圧発生器、
１４；ゲート回路、ΔＰ；スペクトル分布値、Ｖ；高電
圧、Ｖａ；高電圧指令値、ｖｓ；高電圧設定値、Ｓ；厚
み換算措令、Ｔｍ；測定厚み、Δｔ；サンプリング時間
、Δτｍ：サンプサンプリングタイ ム願人　　川　崎　製　鉄　株式会社 ズろ４田 ＋−７ｔＰｐ’Ｍ看　　３−Ｂ−ｙ　　　８−ｔｊｈ’
フィン＃／％’ｍ’ｉｋｇ−濠１ｇ　　　ｔｏ−龜改Ｅ
安定勤倹上酊か　１ドー関毀４＋２−ｆイｃ４＃ｔ−器
　　　１４−ｙ−Ｆ［ｉ　　　　ｖ−４４電＊Ｖａ−禍
砒幻旨刺直　　　Ｖｓ−・鳩む叙む征５−−−４１みＩ
文’ｇＪａ−り＼　　　Ｔ−−−−シ躬≦仁イＹ）ｉブ
シふ辺

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シンチレータからの光を光電変換する光電子増倍管（１
   ）と、該光電子増倍管（１）への印加電圧である高電圧
   （Ｖ）を制御する自動ゲイン制御回路（８）とを具備す
   るシンチレーションカウンター形の放射線透過式厚み計
   であって、前記高電圧（Ｖ）を発生させるための高電圧
   指令値（Ｖａ）と供給される被測定板の設定板厚（Ｔｓ
   ）に対応して設定された高電圧設定値（Ｖｓ）との差が
   一定値以内であると検出信号を出す比較器（１１）と、
   前記高電圧指令値（Ｖａ）の変化率が一定値以内である
   と検出信号を出す変化率検出器（１２）と、該変化率検
   出器（１２）の検出信号と前記比較器（１１）の検出信
   号との論理積を取って厚み換算開始指令（Ｓ）を出すゲ
   ート回路（１４）とから成る高電圧安定点検出回路（１
   ０）を有し、該高電圧安定点検出回路（１０）からの厚
   み換算開始指令（Ｓ）の出力により厚み換算のためのパ
   ルスカウントを開始する放射線透過式厚み計。