ЖУРНАЛ «СТА» №1/2002

36 СТА 1/2002 РАЗРАБОТКИ КОНТРОЛЬНОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ www.cta.ru В ВЕДЕНИЕ Радиоизотопные приборы (РИП) уже несколько десятилетий являются неотъемлемым элементом многих сис- тем технологического контроля и авто- матизации [1]. Несмотря на часто встречающееся сейчас негативное от- ношение к применению ионизирую- щего излучения, многим методам, ос- нованным на нем, сегодня не найдена альтернатива. Ярким подтверждением этого явля- ются радиоизотопные толщиномеры материала (РТМ). О СОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА РАДИОИЗОТОПНЫХ ТОЛЩИНОМЕРОВ Принцип действия РТМ основан на взаимодействии потока излучения с веществом. О толщине материала мож- но судить по интенсивности прошед- шего сквозь вещество или обратно рас- сеянного излучения. Реализующие та- кой принцип толщиномеры разделяют на два основных типа: абсорбционные и альбедные. Альбедные толщиномеры позволяют также измерять толщину покрытий материалов с плотностью, отличной от плотности подложки, или толщину материала в условиях, когда доступ к нему с одной из сторон за- труднён или невозможен. Рассмотрим принцип действия наи- более распространенных радиоизотоп- ных абсорбционных толщиномеров (рис. 1). В достаточно широком диапа- зоне зависимость ослабления потока излучения с ростом толщины материа- ла описывается убывающей экспонен- той. Интенсивность затухания излуче- ния при прохождении через материал определяется массовым коэффициен- том ослабления излучения, зависящим от энергии и типа излучения и плотно- сти материала. Толщиномер измеряет кратность ослабления излучения мате- риалом и по калибровочной кривой производит вычисление его толщины. Наряду с радиоизотопными толщи- номерами, в которых применяется ра- дионуклидный источник излучения, используются и рентгеновские (источ- ник излучения — рентгеновская труб- ка). Однако, как показывает практика, радиоизотопные толщиномеры обла- дают большей шириной диапазона из- меряемых толщин, в то время как рабо- чий диапазон рентгеновских толщино- меров лежит в середине рабочего диа- пазона радиоизотопных. Кроме того, в рентгеновских толщиномерах необхо- димо применять специальные схемы стабилизации напряжения и тока рент- геновской трубки. В радиоизотопных толщиномерах, напротив, радиоактив- ный распад идет постоянно и никакие схемы стабилизации не требуются, за исключением введения поправки на снижение активности источника со временем. РТМ применяются во многих отрас- лях промышленности, в частности, при производстве бумаги, полимерных пленок и т.п., однако большая их часть используется в металлургии, например в системах автоматического регулиро- вания толщины (САРТ) металла на прокатных станах. Среди множества методов детекти- рования излучения, известных на сего- дняшний день, в толщиномерах в ос- новном используются сцинтилляцион- ный и газоразрядный. Сцинтилляционный метод основан на преобразовании энергии излучения в световые вспышки в кристаллесцин- тилляторе, которые преобразуются в электрический сигнал фотоэлектрон- ным умножителем, работающим, как правило, в счетном режиме. Учитывая множество процессов преобразования энергии излучения в электрический сигнал и специфический характер про- текания каждого из них, при построе- нии сцинтилляционного измеритель- ного тракта обычно применяются до- полнительные схемы для стабилизации счетной характеристики. Газоразрядный метод предполагает преобразование энергии излучения в токовый сигнал в ионизационной ка- мере, ток порядка наноампер преобра- зуется в выходное напряжение с помо- щью электрометрического усилителя с Александр Банников, Евгений Зиневич В данной статье приводится описание модернизированного с применением современной элементной базы радиоизотопного толщиномера металла. В результате модернизации удалось существенно расширить его функциональные возможности, реализовав на его базе систему контроля производственных показателей. Опыт реконструкции радиоизотопного толщиномера металла Рис. 1. Схема построения абсорбционного толщиномера Источник излучения Электропривод затвора излучателя Поток излучения Материал Электрометрический усилитель Ионизационная камера