JPS5842408B2 - 放射線厚さ計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放射線の吸収を利用して鋼板等の厚さを測定す
る放射線厚さ計に係り、特に被測定物の材質変化の影響
を補正する回路を備え、また設定厚さをディジタルスイ
ッチで設定して、設定値からの偏差厚さを取出せるよう
にした厚さ計に関する。

第１図は従来の放射線厚さ計の基本構成を示す。

被測定物１の片側にγ線等を放射する放射性同位元素等
の放射線源２が取付けられる。

放射線源２からの放射線３は被測定物１を透過後、検出
器４へ入る。

検出器４には電離箱が使用され、前記放射線はその強度
に比例した電気信号となり、前置増幅器５で増幅された
後、対数増幅器６を経て材質補正回路７へ入る。

材質補正回路７の出力と、厚さ設定器８の出力の差が偏
差増幅器９へ入り、その出力で指示計は厚さの設定値か
らの偏差を指示する。

以上の厚さ計の特性は放射線の吸収特性と密接な関係が
ある。

放射線が物質を透過するときの吸収は一般に次式で表さ
れる。

Ｉ −Ｉｏ ｅ−μＸ ・・・・・・
・・・（１）ここに ■：透過放射線強度 ■ｏ：吸収物質がないときの放射線強度 μ−吸収係数 Ｘ：吸収物質の厚さ 第２図の曲線ａは（１）式の関係を表したものである。

被測定物の材質が変化すると（１）式における吸収係数
μが変化するため、同一の厚さに対しても、吸収は第２
図の曲線すあるいはＣのように変化する。

いま、第２図の縦軸を対数目盛で表すと第２図のａ、ｂ
、ｃは第３図のような直線関係になることは（１）弐〇
関係から明らかである。

したがって、第１図における前置増幅器５の出力は、対
数増幅器６を通った後では被測定物１の厚さに比例した
値となる。

対数増幅器６の出力は被測定物１の厚さ変化により、直
線ａの関係で変化し、またその材質の変化により、直線
ａは直線す、ｃのように変化する。

この出力をゲイン調整が可能な回路に供給し、材質の変
化に応じてゲインを調整すると、材質が変っても常に基
準材質の出力、すなわち第３図ａの関係で出力を出すこ
とができる。

この機能を果すのが材質補正回路７である。

第４図は従来の材質補正回路の一例で、演算増幅器１１
の入力Ｅ１と出力Ｅ２の関係は抵抗器Ｒ１゜Ｆｔ２．、
ｉ’ｉＴ変抵抗器ＶＲ１の値によって変化する。

すなわち、Ｅ２−Ｅｌ・Ｒ２／（Ｒ１＋ｖＲ１）となる
ノテ、可変抵抗器ｖＲ１を変えることにより、ゲインの
調整ができる。

第５図は従来の厚さ設定器８および偏差増幅器９の一例
を示す。

厚さ設定器８は抵抗器ｒｌｏＯ〜ｒ４００ 、ディジタ
ルスイッチ８１〜Ｓ４および直流電源１３で構成され、
図示例では板厚０．１０３ｍｍの設定状態を示し、スイ
ッチ８１〜Ｓ４の切替により厚さ３．９９９ｍｍまで設
定が可能である。

ＳｌはＬｍｒｎの桁を設定するもので、直流電源１３が
図示のように印加される。

Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３の接点は図示のように、常に２個の抵
抗器の両端の電圧、すなわち、接点０〜２間、１〜３間
、２〜４間のように切替わる。

抵抗器ｒ１００〜ｒ１０４ ｊ ｒ２００−ｒ２□０゜
ｒ３００−ｒ ３□Ｏｔｒ４００” ｒ４（＋９は各群
内ではそれぞれ等しい抵抗とし、各群毎の抵抗値を１．
１１５゜１／２５，１／１２５の比で選べば、出力電圧
Ｅ４への寄与は、図示のように１倍、０．１倍、０．０
１倍。

０．００１倍となり、４桁の設定値はアナログ量Ｅ４と
して取出すことができる。

演算増幅器１２を図示のように差働増幅器として働かせ
ると、その出力Ｅ５は入力Ｅ３と設定値Ｅ４０ｉ差電圧
に比例した値となり、厚さの偏差に対応した値となる。

しかしながら、以上の方式の放射線厚さ計における対数
増幅器６の出力は、実際には散乱放射線の影響等により
第３図のような直線関係とはならず、第６図のように曲
がりが現れる場合が多い。

第６図の曲線ａは基準材質の場合の関係であり、曲線す
、ｃは材質が変った場合の関係である。

第６図においても、Ｊｘ１／ｘ１とＪ ｘ ２ ／ｘ
２は常に等しい値となる。

第４図に示した材質補正回路はｙｌ、ｙ２に対して補正
を行うものであるから、直線関係の範囲内にあるｙｌに
対してはＪ Ｘ １ ／Ｘ １と同じ割合で補正すれば
よいが、勾配がゆるやかになっている範囲のｙ２に対し
てはＪ ｘ ２ ／ｘ ２と同じ割合で補正したのでは
過補正となり、材質変化時測定誤差が大きくなる欠点が
あった。

この改善策として従来は、第５図において人力Ｅ３が第
６図のように曲がりをもった関係となる場合は設定器の
抵抗器ｒ １００ ””−ｒ１０４を相等しい値とせず
、異なる値に選ぶことにより、またはこれらに補償用並
列抵抗を接続することにより、第６図ａの曲がりに合っ
た設定電圧Ｅ４を取出す方式が採られてきた。

しかし、材質変化があった場合には、出力Ｅ５は同一の
厚さ変化、すなわち、偏差に対して一定の値とはならず
、誤差を生じた。

また、第５図の設定器にｌＯ逆進法採用しているため、
抵抗器の数および切替スイッチの接点数が多くなる欠点
があった。

本発明は上記の従来技術の欠点をすべて解消し、簡単な
回路構成で、誤差の少ない放射線厚さ計を提供すること
を目的とするものである。

すなわち、第７図のブロック図に示すように対数増幅器
６の出力を、さらに直線化回路２０に供給して、第６図
の曲線関係を第３図と同様の直線関係にすることにより
材質補正を簡単かつ完全に行ない得るようにすると共に
、部品数が１／２以下ですむＢＣＤ（２進化１０進法）
方式の厚さ設定を可能とするもので、以下、その要点を
説明する。

第８図は対数増幅器６の出力の曲がりを補正するための
直線化回路を付加した本発明の材質補正回路の１例であ
って、演算増幅器１４は入力Ｅ１をそのまま増幅し、（
Ｒ６＋Ｖ Ｒ２）／Ｒ５倍の出力Ｅ２を生ずる。

演算増幅器１５および１６は特性の曲がりを補正するた
めに本発明にしたがって付加した回路の１例で、その動
作を第９図により説明する。

第９図は、材質補正回路入力（縦軸）と被測定物の厚さ
く横軸）との関係を示すグラフで、曲線Ａは第８図の回
路において抵抗Ｒ５を通して演算増幅器１４へ供給され
る入力と被測定物の厚さと０関係を示す。

第６図の場合と同様に曲線Ａには曲がりを生ずる。

第８図において、Ｒ７＝８かつＲ９＝ ＲＩＯに選んで
おけば、入力電圧Ｅ１ が第１設定値−Ｖｌより高い範
囲では、補正用演算増幅器１５の出力はアース電位より
も高くなってダイオードＤ１が遮断状態となり、出力ｅ
１は発生しない。

同様に入力Ｅ１が第２設定値−ｖ２より高いときは補正
用演算増幅器１６の出力ｅ２は発生しない。

被測定物が厚さを増して、前記入力Ｆ１ がＶｌより低
くなると、Ｄｌが導通状態になって出力ｅ１が発生する
。

同様にして入力Ｅ１が−ｖ２ より低くなるとｅ２が発
生する。

前記出力ｅ１． ｅ２はＲ１□、Ｒ１□を通して演算増
幅器１４へ入るので、Ｒ１を通して入る信号に加算され
ることになる。

すなわち、被測定物の厚さの増大等によって、材質補正
回路入力が第１設定値−ｖｌ より低くなると出力ｅ１
が第９図示のように発生して曲線Ａに加わり、曲線Ｂ
となる。

さらに材質補正回路入力が第２設定値−Ｖ２ よりも低
くなると補正用電圧ｅ２が発生して曲線Ｂに加わり、曲
線Ｃが形成される。

このようにして被測定物の厚さと材質補正回路入力の関
係は直線関係に近ずく。

特性の曲がりの程度に応じて補正用演算増幅器の数を増
減することができる。

本発明の第一の特徴は以上述べた曲がり補正回路または
直線化回路を第８図に示すように材質補正回路の入力側
に付加することにより、材質補正回路の入力と被測定物
の厚さとの関係を直線化し、材質補正による誤差の発生
を防止できる点にある。

また、本発明は、第８図め直線化回路を既存の放射線厚
さ計に付加するだけで簡単に実施できる利点がある。

第８図のｖＲ２は材質補正用の可変抵抗器である。

第９図の曲線ＢまたはＣのように直線化された入力が第
８図の演算増幅器１４に入るとその出力Ｅ２は厚さに対
して、第１０図ａのような直線関係となる。

材質が変わればｂまたはＣの関係となるが、ＶＲ２を材
質に合せて設定することにより、常にａの関係で出力す
ることができる。

すなわち、厚さ設定器８はこの直線関係ａに合せたもの
をただ１組だけ用意すればよいので、部品数の少ないＢ
ＣＤ方式のものを採用することができる。

なお、第８図においては補正用電圧ｅ１゜ｅ２の加算と
、ｖＲ２による材質補正を１個の演算増幅器で行ったが
、それぞれ別の演算増幅器で行っても同様な効果が生じ
るので本発明の範囲に含まれる。

本発明の第二の特徴は以上のように被測定物１の厚さと
材質補正回路７の出力との関係が、直線関係となったた
め、厚さ設定器８で、曲がりの補正をする必要がなくな
り、部品数の少ないＢＣＤ方式を使用できるようになっ
たことである。

第１１図は第５図と同様に０．０００ｍｍから３．９９
９ｍｍまで設定できる厚さ設定器８および偏差増幅器９
の構成例である。

スイッチ８１〜Ｓ４はＢＣＤ方式のディジタルスイッチ
で、それぞれ１ｍｍ、０．１ｍｍ。

０．０１７１Ｌｍ、 ０．００１關の桁を設定するため
のものである。

各抵抗器ｒｌｌ〜１４Ｂの抵抗値の一例を図示したが、
抵抗の比が変らなければ、他の数値のものを選んでも差
支えない。

ｉ１〜ｉ４は各桁で設定した値に比例した電流となる。

１１〜ｉ４の合計が厚さ設定値に対応するので、実際の
厚さが設定値に等しいときの信号電流ｉが１１〜ｉ４の
合計に等しくなるように電流電源１８の電圧を選べば、
演算増幅器１７の出力Ｅ、は零となる。

厚さの変化に応じて、信号電流ｉが変化すると演算増幅
器１７の出力Ｅ５は偏差に対応した値となる。

第５図の厚さ設定器では３７個の抵抗器が必要であるが
、第１１図の厚さ設定器では１４個の抵抗器で十分であ
る。

第５図の方式で特性の曲がりを補正すれば、必要な抵抗
器の数は一層増すことになる。

なお、第１１図は信号電流から設定器の電流を直接引算
する方式であるが、１１〜１４の合計の電流を、一度電
圧に変換した上で、第５図と同様に差動増幅器に入れる
方式でも同じ効果が得られる。

また、第５図、第１１図では、３．９９９ｍｍまでの設
定回路を示したが、１山の桁の抵抗器および接点を追加
すれば、さらに厚い値が設定できることはいうまでもな
い。

また、厚さの単位および桁数が変っても、同じ考え方で
設定器を作ることができることはもちろんである。

本発明によれば、放射線の吸収特性が指数関数の関係か
らはずれる場合でも、誤差を生じることなく、材質補正
が可能であり、また、部品数の少ない厚さ設定器を製作
することができる効果がある。

以上述べたように本発明によれば簡単な回路構成で誤差
の少ない放射線厚さ計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放射線厚さ計の基本構成を示すブロック
図、第２図および第３図は被測定物の材質が変ったとき
の吸収特性の変化を示すグラフ、第４図は従来の材質補
正回路の一例を示す図、第５図は従来の厚さ設定器およ
び偏差増幅器の一例を示す図、第６図は被測定物の厚さ
と対数増幅器の実際の出力との関係の一例を示すグラフ
、第７図は本発明の放射線厚さ計のブロック図、第８図
は本発明に係る材質補正回路の一例を示す図、第９図は
第８図の回路の動作説明図、第１０図は本発明に係る材
質補正回路の出力と被測定物の厚さとの関係を示すグラ
フ、第１１図は本発明に係る厚さ設定器および偏差増幅
器の一例を示す図である。 ２・・・・・・放射線源、４・・・・・・検出器、６・
・・・・・対数増幅器、７・・・・・・材質補正回路、
８・・・・・・厚さ設定器、９・・・・・・偏差増幅器
、１０・・・・・・指示計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定物を透過した放射線を電気信号に変換する検
   出器と、前記信号を増幅する対数増幅器と、前記対数増
   幅器の出力を供給され、ゲイン調整によって被測定物の
   材質変化分を補正する材質補正回路と、厚さ設定器と、
   前記材質補正回路の出力め、厚さ設定器による設定値か
   らの偏差を出力する装置とよりなる放射線厚さ計におい
   て、対数増幅器出力と材質補正回路入力との間に挿入さ
   れた直線化回路を具備し、前記直線化回路は、前記対数
   増幅器の出力を入力とする少なくとも一つの補正用演算
   増幅器と、前記各補正用演算増幅器の出力および材質補
   正回路の入力間に直列接続されたダイオードとを含み、
   前記各補正用演算増幅器に対してそれぞれ設定された設
   定値よりも、前記対数増幅器の出力が高い範囲では該当
   するダイオードが遮断状態となって出力が阻止され、一
   方、前記設定値よりも前記対数増幅器の出力が低くなっ
   たときには、該当するダイオードが導通してその出力が
   材質補正回路の入力に加算されるように構成され、これ
   によって、被測定物の厚さと材質補正回路入力との関係
   を直線化することを特徴とする放射線厚さ計。 ２ 被測定物を透過した放射線を電気信号に変換する検
   出器と、前記信号を増幅する対数増幅器と、前記対数増
   幅器の出力を供給され、ゲイン調整によって被測定物の
   材質変化分を補正する材質補正回路と、厚さ設定器と、
   前記材質補正回路の出力の、厚さ設定器による設定値か
   らの偏差を出力する装置とよりなる放射線厚さ計におい
   て、対数増幅器出力と材質補正回路入力との間に挿入さ
   れた直線化回路を具備し、前記直線化回路は、前記対数
   増幅器の出力を入力とする少なくとも一つの補正用演算
   増幅器と、前記各補正用演算増幅器の出力および材質補
   正回路の入力間に直列接続されたダイオードとを含み、
   前記各補正用演算増幅器に対してそれぞれ設定された設
   定値よりも、前記対数増幅器の出力が高い範囲では該当
   するダイオードが遮断状態となって出力が阻止され、一
   方、前記設定値よりも前記対数増幅器の出力が低くなっ
   たときには、該当するダイオードが導通してその出力が
   材質補正回路の入力に加算されるように構成され、これ
   によって、被測定物の厚さと材質補正回路入力との関係
   を直線化すると共に、さらに前記厚さ設定器が各桁毎に
   設けた２進化１０進方式ディジタルスイッチによって構
   成されたことを特徴とする放射線厚さ計。