Opublikowano dnia 5 listopada 1960 r. yn^ \ POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 43504 KI. 42 b/.ll Akademia Górniczo-Hutnicza*) Kraków, Polska Bezkonlaklowy gruboiciomierz do blach zimnych lub gorqcych oparly na wykorzystaniu absorpcji promieniowania gamma Patent trwa od dnia 24 grudnia 1958 r.Przedmiotem wynalazku jest bezkontaktowy grubosciomierz do blach zimnych lub goracych, oparty na wykorzystaniu absorpcji promienio¬ wania gamma.Ciagly pomiar grubosci goracej blachy w cza¬ sie jej walcowania nastrecza duze trudnosci, co z kolei uniemozliwia zainstalowanie przy walcarce miernika mechanicznego ze wzgledu na wysoka temperature blach, jak tez jej du¬ ze wibracje. Dotychczas przeprowadza sie kon¬ trole grubosci ^lach wyrywkowo, przewaznie na brzegach pasma blach z pominieciem jej srodka.Powyzsze trudnosci starano sie usunac przez zastosowanie tak zwanych grubosciomierzy rent¬ genowskich, wykorzystujac w tym celu zjawisko *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa mgr inz. Tadeusz Flor- kowski i mgr L-udwik Górski. absorpcji promieni X w mierzonej blasze. Tym sposobem uzyskuje sie zakres pomiaru gru¬ bosci blach w granicach od 1 do 6 mm z do¬ kladnoscia od 0,02 do 0,05 mm.Urzadzenie to wymaga dla swego dzialania lampy rentgenowskiej, która musi byc czesto wymieniana oraz urzadzenia zasilajacego o dos¬ konalej stabilnosci. Stwarza to szereg trud¬ nosci i niedogodnosci, a takze znacznie pod¬ wyzsza koszt inwestycyjny i eksploatacyjny.Bezkontaktowy grubosciomierz wedlug wyna¬ lazku usuwa dotychczasowe trudnosci z doko¬ naniem pomiaru grubosci blach, a takze zna¬ cznie uprasizcza dotychczasowe sposoby, pole¬ gajace na zastosowaniu lamp rentgenowskich.W , bezkontaktowym gruboseiomierzu wedlug "wynalazku zastosowano sztuczne izotopy pro¬ mieniotwórcze na przyklad Tm170, Os187, lub Co60, wykorzystujac zdolnosc absorpcji pro¬ mieniowania gamma lub promieniowania hamo-wanta, pochodzace z tych izotopów. W zalez¬ nosci od zakresu mierzonych grubosci blach mozna'* zastopowac oprócz wymienionych izo¬ topów' zróo^o pron^eniowania X w postaci . przetwornika 0 — X ze zródlem promieniowa¬ nia^ (Sr* + Y* lub Eu1"). Dzieki zastosowa- ' niu izotopów przyrzad wedlug wynalazku po odpowiednim dobraniu parametrów ukladu mo- ^ze dokonywac pomiaru grubosci blach stalowych 1 z ^metali niezelaznych, walcowanych na zimno lub goraco w zakresie od 0,6 do 30 mm. Wiazka promieniowania przechodzi przez mierzona bla¬ che, w której zostaje czesciowo pochlonieta.Miara grubosci jest natezenie promieniowania, które przeszlo przez blache. Detektorem pro¬ mieniowania jest znany licznik scyntylacyjny z odpowiednim ukladem elektronicznym. _Na rysunku fig. 1 przedstawia schemat bu¬ dowy mechaniczne] Ukladu pomiarowego, fig. 2 — schemat elektronicznego ukladu pomiaro¬ wego.^Zródlo promieniowania 1 umieszczone jest w odpowiedniej oslonie zeliwnej, która zapew¬ nia bezpieczenstwo pracy zalogi, a zarazem moze byc w niej chowane, na przyklad, pod¬ czas transportu lub remontu calego urzadze¬ nia. Do oslony zamontowana jest fotokomórka 5, L3, majaca na celu sterowanie ukladem po¬ miarowym i rozróznianie stadiów pracy urza¬ dzenia. Licznik scyntylacyjny 4 ustawiony jest na osi wiazki 2 promieniowania, pochodzacego ze zródla 1 w odleglosci 5—100 cm zaleznie od warunków pomiarów i przenikajacej przez wal¬ cowana blache 3. Jezeli w miejscu pomiaru blacha ulega pofaldowaniu, wówczas licznik scyntylacyjny nalezy ustawic pod pewnym ka¬ tem do mierzonej blachy. W przypadku wal¬ cowania blach na goraco do licznika 4 pod¬ lacza sie w celu chlodzenia odpowiedni plaszcz wodny, przez który stale przeplywa woda prze¬ wodem 7, zas przewodem 6 przeplywa sprezone powietrze, którego celem jest zdmuchiwanie zendry. Calosc urzadzenia obudowana jest w odpowiedniej konstrukcji 8.Licznik scyntylacyjny sklada sie ze scynty¬ latora i fotopowielacza LI. Fotony X lub gam¬ ma padajac na scyntylator wywoluja blyski swietlne, które z kolei sa rejestrowane przez fotopowielacz, zamieniajacy je na impulsy elek¬ tryczne. Poszczególne dynody fotopowielacza ¦zasilane sa z dzielnika napiecia. Impulsy z fo¬ topowielacza sa na elemencie RC, którego sche¬ mat przedstawia fig. 2.Element RC stanowi opór anodowy fotopo¬ wielacza Ro oraz kondensator calkujacy C.Od wartosci oporu i pojemnosci kondensatora zalezy stala czasowa ukladu pomiarowego.Opór anodowy sklada sie z jednego oporu sta¬ lego Ro oraz dodatkowego oporu Rx zmienia¬ nego przy nastawianiu róznych grubosci wzor¬ cowych, od których mierzone sa odchylki. Do¬ dawanie oporu dodatkowego Rx kompensuje spadek pradu anodowego fotopowielacza LI spo¬ wodowany spadkiem natezenia wiazki promie¬ niowania gamma po przejsciu przez mierzona blache. Napiecie na elemencie calkujacym RC jest miara natezenia promieniowania padajacego na licznik scyntylacyjny 4, a zmiany tego na¬ piecia reprezentuja odchylki mierzonej grubosci od zadanej oporem dodatkowym grubosci wzor¬ cowej. Opory dodatkowe Rx zmieniane sa za pomoca zdalnie sterowanego ukladu przekaz¬ ników Px. Nastawnik grubosci zadanych jest umieszczony w zasiegu operatora walcarki. Na¬ piecie na elemencie calkujacym mierzone jest przez woltomierz lampowy, zbudowany na lam¬ pie L2. Woltomierz jest ukladem mostkowym, pracujacym na podwójnej triodzie LR, który porównuje napiecie na elemencie RC ze sta¬ lym napieciem kompensacji Uk dostarczonym przez stabilizowany zasilacz anodowy. Róznice tych sygnalów daja pewien prad plynacy po¬ miedzy katodami obu triod. Spadek napiecia powodowany przez ten prad na malym opo¬ rze Rp jest sygnalem wejsciowym dla poten¬ cjometru samopiszacego la. Potencjometr zero¬ wania woltomierza lampowego Rz umozliwia okresowa kontrole stabilnosci tego elementu.Wskaznikiem optycznym jest duza tarcza 2a z podzialka, podajaca wielkosc aktualnej od¬ chylki grubosci oraz strzalka wskazujaca. Na¬ ped strzalki sprzezony jest ukladem selsyno- wym ze wskaznikiem potencjometru samopi¬ szacego la, Uklad pomiarowy dla blachy goracej posiada fotokomórka 5, L3, która poza stero¬ waniem ukladem pomiarowym rozróznia dwa stadia pracy urzadzenia, a mianowicie — pierwszym stadium jest pomiar grubosci gdy w miejscu pomiarowym znajduje sie goraca blacha, drugim zas stadium jest przerwa po¬ miedzy pasmami blachy, która jest wykorzy¬ stywana do samoregulacii czulosci przyrzadu pomiarowego. Sygnal z fotokomórki 5, L3 po¬ dawany jest na przekaznik 3a fotokomórki, który z kolei steruje ukladem automatycznej regulacji czulosci. Uklad automatycznej regu¬ lacji czulosci sklada sie z przekaznika foto¬ komórki 3a, przekaznika czasowego, styków pomocniczych w potencjometrze saimopiszacym la, przekazników uruchamiajacych sdlniczek -3-rewersyjny i •ilniczka rewersyjnego 4a oraz zmiennego opornika Ra w obwodzie dzielnika fotopowielacza. Praca tego ukladu polega na tym, ze w czasie przerwy w pomiarze grubosci, to znaczy w czasie przerwy pomiedzy poszcze¬ gólnymi pasmami mierzonej blachy, zostaje wlaczony przekaznik fotokomórki, który uru¬ chamia przekaznik czasowy i zwiera na krótko opór dodatkowy Rx w obwodzie Pa fotopo¬ wielacza. Przekaznik czasowy wlacza po uply¬ wie okolo 2 sekund, to znaczy po czasie po¬ trzebnym na ustalenie sie przebiegów nieusta¬ lonych napiecie na przekazniki uruchamiajace silniczek rewersyjny 4a. W, czasie przerw w wal¬ cowaniu blachy licznik scyntylacyjny reje*; struje calkowite natezenie nieoslabionej wiazki promieniowania gamma. Poniewaz opór dodat¬ kowy w obwodzie anodowym fotopowielacza jest wtedy zwarty na krótko przekaznikiem Pa wychylenie potencjometru samopiszacego odpo¬ wiada wtedy polozeniu zerowemu, czyli srod¬ kowi skali rejestratora. Jezeli to nie nastapi, np. w wyniku efektów zmeczenia fotopowie¬ lacza lub zmian wysokiego napiecia podawa¬ nego na fotopowielacz, zostaja wlaczone do¬ datkowe styki w potencjometrze samopisza- cym, które z kolei uruchamiaja silniczek re¬ wersyjny 4a. Z walem sdlniczka sprzegniety jest poprzez odpowiednia przekladnie reduku¬ jaca obroty suwak opornika zmiennego Ra, mieszczacego sie w obwodzie dzielnika napie¬ cia fbtopowielaczaC Jezeli wychylenie potencjo¬ metru samopiszacego jest za duze, opór ten zostaje zwiekszony, co daje w nastepstwie zmniejszenie pradu dzielnika i obnizenie czu¬ losci fotopowielacza. Przy zbyt malym wychy¬ leniu czulosc fotopowielacza zostaje podwyz¬ szona i w ten sposób zostaje automatycznie utrzymane polozenie zerowe, czyli srodkowe potencjometru samopiszacego, co zapewnia sta¬ bilnosc aparatury i samokompensacje wszyst¬ kich efektów majacych wplyw na zmiany czu¬ losci czujnika pomiarowego, woltomierza lam¬ powego i wzmacniacza potencjometru samo¬ piszacego. Zanikanie aktywnosci zródla promie¬ niotwórczego 1 jest w ten sposób automatycz¬ nie korygowane.W chwili gdy mierzona blacha znajduje sie w miejscu pomiarowym, caly uklad automatycz¬ nej regulacji czulosci zostaje wylaczony przez fotokomórke 5, L3. W przypadku pomiaru gru¬ bosci blachy zimnej wlaczanie ukladu automa¬ tycznej regulacji czulosci moze odbywac sie recznie lub za pomoca przekaznika w obwodzie anodowym fotopowielacza. W ukladzie wbudo¬ wany jest ponadto anodowy zasilacz stabili¬ zowany, dajacy napiecia Va oraz napiecie po¬ trzebne do uruchamiania przekazników. Do zasilania fotopowielacza zastosowano wysoko stabilizowany zasilacz wysokiego napiecia.Bezkontaktowy grubosciomierz wedlug wy¬ nalazku spelnia wszystkie warunki techniczne, dzieki czemu nadaje sie do eksploatacji w wa¬ runkach ruchowych, przy czym pod wieloma wzgledami przewyzsza znane urzadzenia rent¬ genowskie stosowane do tego celu.Bezkontaktowy grubosciomierz odznacza sie w pracy dokladnoscia, zapewniajaca pomiar aktualnej grubosci blachy liub odchylek w gra¬ nicach dopuszczalnych, szybkoscia reakcji od¬ powiednia do duzych szybkosci walcowania np. 10 m/sek., odpornoscia na wysoka tempera¬ ture walcowanej blachy np. 1000°C, odpornos¬ cia mechaniczna na uszkodzenia, stabilnoscia pracy i powtarzalnoscia wyników, calkowijym zapewnieniem bezpieczenstwa pracy, mozliwos¬ cia przekazywania wyników na wskazniki op¬ tyczne, umieszczone w dowolnych miejscach hali produkcyjnej, a takze na przyrzad reje¬ strujacy. PL