基于C_的特征X射线测厚仪软件设计

纸张生产要求产品厚度均匀,允许在一定的误差范围内,采用人工测厚只能离线在一卷纸张的开始或最后进行,无法在一卷纸张的中间抽检,因此纸张的过程参数不稳定时,经常生产大批次品影响工厂的经济效益,因此在线测厚度就显得非常重要,人们可以通过计算机自动测量物质厚度,可以通过监视显示器上的厚度误差曲线以及有关数据,适时调节有关参数,可保证产品质量稳定.因此测量系统中测厚的软件设计就非常有实用价值[1-2].

1　特征X射线测厚原理

同位素辐射源在容器内以一定的立体角放射出特征X射线,当射线穿过纸张后,按照如下衰减规律,

式中:I0为没有穿透纸张的射线强度, I为穿过纸张后的射线强度,μm为质量吸收系数,dm为质量厚度[3].

当特征X射线通过物质时,由于物质产生光电效应、康普顿效应以及热效应等,且特征X射线在物质中还发生散射现象,这些都会使得特征X射线光子数目减少.还由于本底的存在,又会使探测器测得的计数增加.等等一些因素都会影响粒子计数.所以在这里采用了最小二乘法拟合来处理数据.对于测量用的纸张其与标准厚度Ri与标准厚度Wi(dm),它们之间有线性关系也就是满足

对于一组m个标准样品, i=1,2,3………m,将得到m个矛盾方程.为了求得最佳的K, b值,本试验采用最小二乘法原理,由Wi,Ri,m三个参数求取,具体公式为:

这里:K是测厚度工作曲线的斜率,b是工作曲线在Ri=0时的截距值.

由此可见,可以通过纸张的吸收率对信号的影响来测量被测物质的厚度,所以在我们知道某物质吸收系数的情况下,只要测定I0和相应的I的强度,根据最小二乘法拟合公式就可以精确计算出被测物质的厚度.

2　测厚系统的基本构成及主要功能

测厚系统由5大部分构成,如图1所示.分别为:特征X射线发生装置,探测器,放大器,信号获取处理器(硬件),上位机处理.

系统的测厚原理为:特征X射线测厚仪采用238Pu源为激发源,靶物质为铁(或铜).当238Pu发生α衰变时放射出的γ射线使靶物质激发,靶物质退激时产生特征X射线.此射线穿过被测物质后,进入正比计数管探测器;得到脉冲信号,脉冲信号经前置放大器和主放大器放大,进入信号获取处理器,经过成形后由处理器内的定标器计数,并将计数值以* txt文件形式发送到上位机,进行一系列数据处理,得到被测物质厚度.

3　计算机测量系统软件

此软件的主要功能就是对接收到的计数值进行一系列数据处理,并对计数时间,厚度预警等控制,最终显示物质测量的厚度变化.此软件最大的优点在于灵活测量,不局限于任何放射性元素,靶核,被测物质.本软件系统应用C++builder语言编程,程序模块化,由8大功能模块组成.其数据来源于硬件传送过来的* txt文件,通过读取* txt文件的信息:粒子数,通过最小二乘法拟合,根据公式计算出物质厚度的变化情况以及进行一系列数据处理等.