PL46559B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy ukladu do bezdotykowego pomiaru grubosci albo gramatury, wzglednie dokladniej masy przypadajacej na jednostke powierzchni, zwlaszcza materialów w postaci cienkich tasm, przy pomocy promieniowania izotopów promieniotwórczych lub aparatury rentgenowskiej. Dotyczy to na przyklad po¬ miarów papieru, tworzywa sztucznego, gumy albo folii metalowych. Znane przyrzady do po¬ miaru gramatury pracuja wszystkie na pod¬ stawie okreslenia pochlaniania zastosowanego promieniowania przez mierzony material.

Jezeli przy zwykle stosowanym napromienio¬ waniu oznaczymy przez Io — prad detektora odpowiadajacy natezeniu promieniowania przy braku mierzonego materialu miedzy detektorem _*) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest inz. Wolfgang Sch6nbon&. a zródlem promieniowania, przez I — prad detektora odpowiadajacy natezeniu promienia* wania po przejsciu przez mierzony material, przez p' — wspólczynnik oslabienia promie"* niowania przez mase, o — szukana gramature mierzonego materialu, która uzyskuje sie z za- leznosci wynikajacej z równania I = Io * e wzglednie z gramatury zaru wlasciwego, q grubosc' d mierzonego ma¬ terialu wyniesie d Q Jak widac, pomiar grubosci pozwala sprowa¬ dzic sie do pomiaru natezenia promieniowa¬ nia I przed i za mierzonym materialem, wzglad- nie natezenia promieniowania wylacznie w kie¬ runku; promieniowaiUfl za toierzonym materia-lem o ile natezenie promieniowania Ió jest znane. v Wymagany pomiar natezenia promieniowa¬ nia musi byc wykonany przy tym dokladnie, aby zagwarantowac zadowalajace ustalenie gru¬ bosci albo gramatury mierzonego materialu.

Dlatego okreslenie pochlaniania przyrzadami do pomiaru gramatury odbywa sie naj czesciej przez zastosowanie kompensacyjnego sposobi] pomiaru.

Tego rodzaju pomiary kompensacyjne sa wprowadzone, obok czysto elektrycznej kom¬ pensacji, takze w przyrzadach do pomiarów grubosci tasm, które pracuja w oparciu o tak zwany „sposób kompensacji promieniowania".

W przyrzadach tych istnieja dwa zródla pro¬ mieniowania i dwa detektory promieniowania.

Dla podania wartosci zadanej, na drodze pro¬ mieni drugiego zródla promieniowania wpro¬ wadzona jest próbka przeznaczona do badania, które na ogól sklada sie z tego samego mate¬ rialu Co mierzony material i oprócz tego po¬ siada te sama grubosc, wzglednie gramature co mierzony material. Oba detektory promie¬ niowania sa tak polaczone elektrycznie, aby ich prady plynely w przeciwnych kierunkach.

Tym samym do przylaczonego wzmacniacza nie zostanie oddane napiecie tak dlugo, dopóki wspomniane prady beda równe sobie. O ile wiec obydwa uklady posiadaja te gama budo¬ we, a oba zródla promieniowania sa tego same¬ go rodzaju i tej samej aktywnosci oraz grubosc, wzglednie gramatura mierzonego materialu i próbki sa jednakowe, to wzmacniacz nie otrzy¬ ma napiecia sterujacego.

Niektóre znane przyrzady, które pracuja na zasadzie kompensacji promieniowania, maja dokladnie nastawiana przeslone, która znajduje sie na drodze promieniowania ciala promie¬ niujacego. Tym samym oszczedza sie na odpro¬ wadzeniu próbki. W miejsce jej, dla wstepnego okreslenia wartosci zadanej, promieniowanie preparatu jest mniej lub wiecej silnie osla¬ bione.

Dalej znana jest kombinacja, kilku przewaz¬ nie dwóch przyrzadów do pomiaru grubosci tasm w poprzednio opisanym wykonaniu za¬ sadniczym % kompensacja elektryczna lub pro¬ mieniowania w celu uzyskania pomiaru róz¬ nicowego. Tym samym jest mozliwe, przepro- wadzenie pomiaru takze na uwarstwionych tworzywach, np. w wytwarzaniu ceraty, w której ma znaczenie wahanie grubosci warstwy sztucznego tworzywa w stosunku do osnowy tkaninowej. W takim przypadku za pomoca jednego przyrzadu do pomiaru grubosci tasmy bedzie kontrolowana osnowa tkaninowa, a za pomoca innego przyrzadu do pomiaru grubosci tasm, osnowa tkaninowa wraz z warstwa sztucznego tworzywa.

Przez odejmowanie od siebie obydwóch mie¬ rzonych wartosci, mozna w danym wypadku odczytac na jednym przyrzadzie interesujace nas wahania naniesionej warstwy, w tym przy¬ padku warstwy tworzywa sztucznego, przy czym wahania warstwy nosnej nie maja wplywu na wskazania. W tym celu trzeba na ogól korygowac w sposób ciagly czulosci jednego z przyrzadów w mozliwie duzym stopniu. Je¬ zeli ma byc korygowana np. czulosc pierwsze¬ go przyrzadu, to jego wskazanie musi byc kaz¬ dorazowo zmieniane o jakis wspólczynnik wzglednie musi byc odpowiednio zwielokrot¬ nione.

W praktyce duze trudnosci sprawia ustale¬ nie i nastawienie tego wspólczynnika. Tylko w przypadku, gdy warstwa nanoszona jest tak cienka w porównaniu do warstwy podklado¬ wej tak, ze mozna ja pominac, to wspólczyn¬ nik ten wynosi okolo jednosci tak, ze korekcja napiecia wyjsciowego pierwszego z przyrzadów do pomiaru grubosci tasmy (dla warstwy pod¬ kladowej) jest zbyteczna.

Jezeli chodzi o pomiar grubosci podkladu i warstwy nakladanej w wypadku, gdy pozo¬ staja one zawsze jednakowe, to w tym szcze¬ gólnym przypadku wystarczy jednorazowe na¬ stawienie na stale wspólczynnika korekcji, np. juz przez wytwórce aparatury.

Jezeli natomiast zachodzi potrzeba mierzenia w sposób ciagly stale zmieniajace sie grubosci podkladu, i warstwy nakladanej, to ten wspól¬ czynnik mozna okreslic doswiadczalnie z nrzy* gotowanego w tym celu wykresu. Takie wy¬ znaczanie wspólczynnika korekcji jest jednak bardzo klopotliwe i dlugotrwale. Nalezy równiez uwzglednic to, ze przeprowadzenie tego do* datkowego nastawiania musza dokonac ludzie z obslugi kalandra wzglednie walców, gdy nie ma do dyspozycji odpowiednich fachow¬ ców. Nalezy sie wiec z góry liczyc ze zwiek¬ szonym niebezpieczenstwem blednego nasta¬ wienia i odczytywania, szczególnie przy cze* stszych zmianach grubosci podkladni Warstwy nakladanej zwiazanych z kazdorazowym po¬ nownym nastawianiem wspólczynnika korekcji, o czym latwo mozna zapomniec.

We wszystkich tych wymienionych wypad¬ kach nie ma pewnosci, ze wahania gramatury — 2 —podkladu pozostana bez wplywu na wskaza¬ nia przewidzianych pomiarów róznicowych.

Wskutek tego w pewnych przypadkach mozna odczytac wahania warstwy nakladanej, które w rzeczywistosci moga wcale nie zachodzic.

^Baniem wynalazku jest usuniecie tych wad; Osiaga sie to w ten sposób, ze w zaleznosci od kazdorazowego polozenia nadajnika war¬ tosci zadanej w obu przyrzadach do pomiaru grubosci, ulega zmianie stosunek przekladni napieciowej ukladu*opornosci za pomoca sprze¬ zonych czlonów hastawczych, co powoduje, ko¬ rekcje czulosci jednego z dwóch przyrzadów do pomiaru odchylen gramatury* Przy zasto¬ sowaniu zasady wedlug wynalazku mozna uniknac niepozadanego zawezania zakresu po¬ miarowego w ukladach do pomiarów róznico¬ wych, oo dotychczas bylo nie do unikniecia.

Celem dokladnego pomiaru zmian grubosci warstwy nanoszonej mozna nie przeprowadzac oddzielnego nastawiania wspólczynnika czulos¬ ci. Odpada wiec równiez niebezpieczenstwo, ze przy zmianie wartosci zadanej ponowne usta¬ lenie i nastawienie tego wspólczynnika moze byc dokonane blednie, lub moze byc calkowicie zapomniane. Oczywistym jest, ze pewnosc dzialania takich urzadzen jest znacznie wiek¬ sza. Zyskuje sie równiez czas nastawiania i przeciwstawiania.

Na rysunku uwidoczniony jest przyklad we¬ dlug wynalazku.

Fig. 1 przedstawia zasade znanego pomiaru natezenia promieniowania metoda kompensa¬ cyjna, fig. 2 — zasade sposobu dzialania przy¬ rzadu do pomiaru róznicowego z korekcja czulosci pierwszego z przyrzadów do pomiaru grubosci tasmy wedlug wynalazku, w ukladzie blokowym, fig. 3 — specjalny czlon nastawczy do nastawiania wspólczynnika korekcji, a fig. 4 — uklad do nastawiania wspólczynnika ko¬ rekcji.

Na fig. 1 promieniowanie wychodzace z ra¬ dioaktywnego preparatu 1, przechodzi w znany sposób przez mierzony material 2 i wchodzi do detektora promieniowania 3. Zaleznie od kaz¬ dorazowo docierajacego natezenia promienio¬ wania, a wiec zaleznie od grubosci wzglednie gramatury mierzonego materialu 2, powstaje tu prad o slabym natezeniu, który przeplywa przez opornosc 4 wywolujac na niej spadek napiecia. Na dolaczonym potencjometrze 5, przy wspóludziale zródla napiecia 6, mozna nastawic napiecie, które bedzie wspóldzialac z napieciem z opornosci 4 -pochodzacym od pradu detektora promieniowania 3. Wskutek tega do zalaczonego wzmacniacza 7 dociera tylko róznica obu napiec. Potencjometr 6 dzia¬ la jako nadajnik zadanej wartosci. Przed wla¬ sciwym pomiarem potencjometrem tym regu¬ luje sie napiecie, które ma byc równe napieciu powstajacemu na opornosci 4 w czasie pomia¬ ru, o ile mierzony material 2 posiada doklad¬ nie zadane wymiary, Jezeli mierzony material 2 stanie sie grubszy lub cienszy niz okresla to wartosc zadana, to powstaje róznica napiec, której wielkosc okresla stopien odchylenia, a której biegunowosc daje obraz czy mierzony obiekt 2 jest grubszy, czy cienszy od zadanej wartosci. Zródlo napiecia 8 zasila detektor promieniowania koniecznym napieciem robo¬ czym.

Fig. 2 przedstawia uklad do pomiaru rózni* cowego wedlug wynalazku.

Promieniowanie wychodzace ze zródla pro¬ mieniowania 1 przechodzi przez warstwe pod¬ kladowa 2 mierzonego materialu o okreslonej gramaturze i wpada po tym do detektora pro¬ mieniowania 3. Prad powstajacy przy wspól¬ dzialaniu przyspieszajacego napiecia zródla 8, wytwarza na opornosci roboczej 4 spadek na¬ piecia, który kompensuje napiecie pobierane z potencjometru nadajnika wartosci zadanej 5 i z dodatkowego zródla napiecia 6, przy czym ta kompensacja nastepuje wtedy, gdy wartosc zadana pokrywa sie z wartoscia istniejaca. W przeciwnym wypadku, do wzmacniacza 7 o o- kreslonym stopniu wzmocnienia Vi zostaje wy¬ slane napiecie róznicowe.

Promieniowanie ze zródla 9 drugiego przy¬ rzadu do pomiaru grubosci tasmy, musi prze¬ nikac zarówno przez warstwe podkladowa mie¬ rzonego materialu 2, jak i przez warstwe na¬ noszona 10 z uwzglednieniem kazdorazowej gramatury obu mierzonych materialów. Walec 11 pokrywa warstwe podkladowa mierzonego materialu 2 warstwa nanoszona 10. W detek¬ torze 12 powstaje wtedy pod wplywem zródla napiecia przyspieszajacego 17, prad proporcjo¬ nalny do promieniowania szczatkowego.

Powstajacy tu spadek napiecia na opornosci roboczej 13, analogicznej do opornosci robo¬ czej 4, jest kompensowany za pomoca poten¬ cjometru 14 nadajnika wartosci zadanej, oraz za pomoca zródla napiecia 15, o ile suma gra¬ matury warstwy nanoszonej 10 i gramatury podkladu mierzonego materialu 2 odpowiada zadanej wartosci gramatury sumarycznej (cal¬ kowitej). W przeciwnym wypadku, do wzmac¬ niacza 16 o wspólczynniku wzmocnienia np.

V2, zostaje wyslane, napiecie róznicowe. We- —-3 —;^^'"* dlug wynalazku uzyskanie koncowego wyniku pomiaru nastepuje nie przez proste odejmowa¬ nie wyników pomiarów, lecz jeden z sygnalów wyjsciowych, w tym przypadku np. sygnal pierwszego przyrzadu, jest korygowany w spo¬ sób ciagly, zanim róznica sygnalów wyjscio¬ wych dotrze do przyrzadku pomiarowego.

Gdy wspólczynnik wzmocnienia Vi pierw¬ szego urzadzenia pomiarowego jest równy wspólczynnikowi wzmocnienia V2 drugiego urzadzenia pomiarowego, a calkowita opornosc robocza (opornik 4 -f- czesc opornika 5) jest równa calkowitej opornosci roboczej (13 + czes¬ ci opornika 14), a ponadto oba prady wyjscio¬ we detektorów (detektora promieniowania 3 i detektora promieniowania 12 przy braku mie¬ rzonego materialu) zostana dobrane jako sobie równe, to wspólczynnik korekcji dla czulosci pomiaru pierwszego przyrzadu sklada sie z ilo¬ razu napiec wartosci zadanych drugiego przy¬ rzadu i napiecia wartosci zadanej pierwszego przyrzadu.

U gramatura warstwy 2 i 10 przez wartosc opornika 5 i napiecie zródla 6 U gramatura warstwy 2 przez wartosc opornika 14 i napiecie zródla 15 Dla realizacji sposobu wedlug wynalazku, pierwszy przyrzad*do pomiaru grubosci tasmy przynalezny do róznicowego ukladu pomiaro¬ wego, nalezy powiazac z ukladem dajacym zadana zaleznosc. Wedlug wynalazku nasta¬ wienie wspólczynnika reakcji jest zwiazane z napieciami wartosci zadanych obu przyrza¬ dów wzglednie z wyborem wartosci zadanych.

Do tego celu uzyta jest specjalna opornosc wedlug fig. 3, która na wspólnej drodze oporowej 20 posiada dwa suwaki 21 i 22, które moga byc dowolnie przestawiane miedzy kon¬ cami drogi oporowej, nie wywierajace na siebie zadnego wplywu. W ten sposób stosunek napiecia na wejsciu 23 ukladu 18 do napiecia istniejacego jeszcze na wyjsciu 24, jest zalezny od polozenia obu suwaków 21 i 22. Gdyby wiec polaczyc mechanicznie suwak 21 z suwakiem potencjo¬ metru nadajnika wartosci zadanej 5, to mozna osiagac w zasadzie, tak jak zadano, okreslona zaleznosc czesci napiec wyjsciowych obu przy¬ rzadów od wartosci zadanych tych przyrzadów.

Obciazenie dla zródla napiecia na wejsciu 23 nie jest jednak stale, gdyz zalezy to od kazdo¬ razowego polozenia suwaka 22 fig. 4. Tutaj opornosc 20 wspólna wedlug fig. 3, zostala po¬ dzielona na dwie równe opornosci 20' i 20".

Opornosci 20' i 20" stanowia dwie jednakowe drogi oporowe, dwóch opornosci dajacych sie zmiennfe regulowac. Kazda droga oporowa po¬ siada dwa'suwaki 21' i 21" oraz 22' i 22", które mozna przestawiac miedzy koncem i poczat¬ kiem kazdej drogi oporowej. Suwaki 21' i 21" wzglednie 22' i 22," sa sztywno ze soba powia¬ zane, a kazda pare suwaków 21' i 21" wzgled¬ nie 22' i 22" za pomoca równoleglych prowad¬ nic mozna przestawiac tylko w tym samym kierunku i o te sama wielkosc.

Jak wyjasniono na podstawie fig. 4, suwaki 21' i 21" sa sprzezone z potencjometrem na¬ dajnika wartosci zadanej 14 (z przyrzadu II), a suwaki 22' i 22" sa sprzezone z potencjome-- trem nadajnika wartosci zadanej 5 (z przyrza¬ du I). Opornosci stale 25' i 25" posiadaja fe sama wielkosc. W ukladzie wedlug fig. 4 ob¬ ciazenie dla zródla napiecia wejsciowego 23 jest wiec zupelnie niezalezna od kazdorazowe- go polozenia suwaków 22' i 22".

Jezeli ze wzgledów przestrzennych nie da sie powiazac bezposrednio potencjometrów na¬ dajników wartosci zadanych 5, 14 z suwakiem 22 lub 22', 22" oraz z suwakiem 21 lub 2I\ 21", to mozna uzyskac sprzezenie tych potencjo^ metrów z suwakami opornosci korekcyjnych na drodze mechanicznej, elektrycznej, hydraulicz* nej, pneumatycznej lub innej, równiez z pew¬ nej odleglosci.

Nie ma równiez znaczenia, czy korekcja czu¬ losci nastapi przy pierwszym czy przy dru¬ gim przyrzadzie do pomiaru grubosci tasmy pomiarowego ukladu róznicowego. Przy korekcji napiecia wyjsciowego drugiego przyrzadu oka¬ zuje sie, ze ta wartosc musi ulec mniejszemu lub wiekszemu dodatkowemu wzmocnieniu.

Wspólczynnik korekcji dla drugiego przyrzadu wynika na odwrót z ilorazu napiecia wartosci zadanej pierwszego przyrzadu (dla podkladu 2 i z napiecia wartosci zadanej drugiego przyrzadu (dla podkladu 2 i warstwy 10). Zamiast zmniejszenia napiecia wyj¬ sciowego 23 pierwszego przyrzadu, mozna przeprowadzic powiekszenie wspólczynnika ko¬ rekcji napiecia wyjsciowego drugiego przyrza¬ du. Przez zastosowanie ukladu pomiarowego tak jak przedstawia to fig. 3 i 4 w polaczeniu z odpowiednim dodatkowym wzmacniaczem dla podniesienia napiecia wyjsciowego drugiego wzmacniacza o wspólczynnik korekcji, który równiez jest zalezny od kazdorazowego polo¬ zenia obu potencjometrów 5, 14, wystepuje wieksza czulosc niz przy wzmocnieniu pierw¬ szego przyrzadu. — 4 —-- tatttttinn i a pati ntowe 1. Uklad do pomiaru grubosci za pomoca ra¬ dioaktywnych izotopów albo promieni rent¬ gena dla urzadzen przeznaczonych do po¬ miarów róznicowych przy uzyciu co naj¬ mniej dwóch przyrzadów do pomiaru gru¬ bosci, pracujacy wedlug sposobu kompen¬ sacji elektrycznej z ciaglym wstepnym do¬ borem wartosci zadanej, znamienny tym, ze w zaleznosci od kazdorazowego polozenia nadajników wartosci zadanej (5, 7) obu przyrzadów do pomiaru grubosci (1, 2, 3, 0, 2, 10, 12) stosunek przekladni napieciowej ukladu opornosci (20, 20', 20") ulega zmia¬ nie za pomoca sprzezonych czlonów nastaw- czych (21, 22, 2V, 21", 22', 22"), co powo¬ duje korekcje czulosci jednego z dwóch przyrzadów do pomiaru odchylen gramatury nanoszonej warstwy (10). 2; Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze napiecie wyjsciowe pierwszego przyrza¬ du do pomiaru grubosci (i, 3), który sluzy do pomiaru warstwy podkladowej (2), jest oslabione o wspólczynnik wynikajacy z ukla¬ du oporników (20, 21, 22, 20', 21', 22') i (20", 21", 22"). 3. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze napiecie wyjsciowe drugiego przyrzadu do pomiaru grubosci (9, 12) mierzacego gra¬ mature sumaryczna (2, 10), jest wzmacniane o pewien wspólczynnik za pomoca ukladu (20, 21, 22, 20', 21', 22', i 20", 21", 22"), przy czym uklad opornosci stanowi czesc dodat¬ kowego wzmacniacza, którego wspólczynnik wzmocnienia jest przez to regulowany. 4. Uklad wedlug zastrz. 1 do 3, znamienny tym, ze zadana korekcja czulosci jest dokony¬ wana juz przed wzmacniaczami (7, 16) nale¬ zacymi do kazdego przyrzadu, a po skory¬ gowanym utworzeniu róznicy potrzebny jest tylko jeden wspólny wzmacniacz.

VEB Vakutronik Zastepca: mgr Józef Kaminski rzecznik patentowy ~ } /*r< 10 - ir- ,22 U" T & » s \ r—-> 23\ I -\ 2+ L,22m zr [25 2T \25' />f.J / /> *Do opisu patentowego nr 46559 ' 2 tss/s/yst « + ££^>>>>yysgg CTXSOT ,tJj t£ it 7£ m M L /e 0* + ^H+l P.W.H. wzór jednoraz. zam. PL/Ke, Czst. zam. 3208 14.XI.62 100 egz. pism. ki. III