X光测厚仪原理与系统应用

　　前言

　　用于轧机中的测厚仪可是是接触式的，也可以是非接触式的。接触式测厚仪[1]适用于离线测量，非接触式测厚仪一般用于在线测量。非接触式测厚仪一般分成以下三大类:光学测厚仪;同位素测厚仪;X射线测厚仪。

　　各类测厚仪不但在操作原理上不同，而且在测量的范围、测量的精度以及动态相应特性等方面也有所不同。目前非接触式测厚仪应用比较广泛的是X光射线测厚仪。

　　1 X射线测厚仪工作原理

　　X射线测厚仪的工作原理是：某种已知冶金学性质的材料吸收辐射的速率是确定的。一旦知道了吸收系数，就可以按照X射线发生器里发出的射线的衰减函数来对测量装置进行标定，从而得出所需的目标厚度值[2]。为了达到预定精度，在对X射线测厚仪进行标定时应考虑到冶金学方面的特点以及所测的轧件厚度。

　　2 X 光测厚仪主要设备组成

　　主要由X光高压射线管、电离室和其他辅助.

　　2.1 高压射线管

　　高压射线管原理是射线管阴极侧接高压负电压，阳极接地，通过高压发生器的高压加在阴极上，阴极发射电子碰撞阳极发出射线。通常阴极、阳极间电压为10~160KV，阴极电流为 2.5~4A，射线管电流为1.5~6Ma。射线管所消耗的能量只有2%转化为 X射线，其他能量都转变为热能，因此在高压射线管侧需要安装强制水冷装置以防止射线管烧损。

　　2.2电离室

　　电离室是一种以气体为介质的射线探测器，当从高压射线管里发出的射线穿过带材时,射线被带材吸收一部分, 未吸收的射线击到电离室, 进行电离后产生一个与击到电离室的射线量成一定关系的电信号,此信号放大成一 0~10V 的直流电压信号, 被送到控制器快速进行计算和处理, 最后得出厚度值。击到电离室的射线量与被测物厚度之间的关系可由式(1)表示：

       ln(I/Io)=－μρx (1)

　　式中：I为测厚仪X光发光管发生的射线量;Io为电离室所吸收的射线量;μ 为被测物的吸收系数;ρ为被测物体的密度;x为被测物的实际厚度。如图所见，在两极板间加几百伏的电压，两极板间建立电场。如果在极板间有射线照射，则使气体电离，产生正、负离子。在电场力作用下，正离子趋向负极，负离子趋向正极，从而产生电离电流。该电流流经负载电阻R产生压降作为输出信号。

　　电离电流I1可表示为：I1=Ioslpe (2)

　　式中，I ₀为每秒钟进入电离室的粒子数目;s 为电离比值;l 为粒子在电离室中的平均路程;p 为电离室的充气压力;e为电子电荷量。由上式可见，对已定电离室，s、l、p和e均为常数，故可得：I ₁=k ₁I ₀