X射线测厚仪在双机架可逆式冷轧机中的应用

　　0　引言

　　济钢冷轧板厂双机架可逆式冷轧机的厚度测量系统是X射线测厚仪,它是一种以X射线为载体的非接触式厚度测量系统,在不接触和无破坏的条件下完成测量,而且在时间常数为1 ms的情况下获得很高的测量精度(<0·1%)。该测量系统的设计重点在可靠性和测量质量以及改进测量精度上,并且在努力减小时间常数的同时降低信噪比^[1]。该系统配置的X射线技术,由X射线管在高压条件下产生X射线,可以通过单独设定高压对辐射进行最优调整,而且停止高压给定,放射立即停止,没有任何残余辐射。

　　1　X射线厚度测量原理

　　穿透式测厚仪的一般原理如图1所示,X射线管在高压电场作用下产生X射线,穿透被测带板的剩余射线作用到电离室,在电离室激发电离,得到微弱电信号,经前置放大和对数放大后,进行材质、温度等相关补偿,这时候可以有厚度绝对值输出,也可以给定目标厚度,进行偏差放大,得到偏差输出。偏差输出和绝对值输出都可以表达厚度信息,有不同的应用场合。

　　这里用到的校准板为已知厚度和材质的标准板,用以校核环境因数,得到补偿系数,可以按照实际情况定期进行校核。

　　电离室得到的是经过被测带板发散和吸收后透过带板的部分射线,而透过的射线强度与板带厚度有一定的关系^[2],可以用式(1)表示:

　　式中:I为穿过被测板带的射线强度;I_⁰为穿过被测板带前的射线强度;μ_^m为质量吸收系数,cm²/g;ρ为被测板带密度,g/cm³;d为被测板带厚度,cm.

　　当I_⁰恒定或者已知时,板带厚度由穿过被测板带的射线强度决定。X射线的发射强度正比于射线管阳极电流,与管电压成指数关系,当射线不透过带钢而是直接到达电离室,如果管电压有良好的稳定性,这时候就可以认为检测到的射线强度为I_⁰,这里用到的是80 kV的管电压,控制其精度在0·05%,管电压偏差不超过20 V.

　　2　系统基本组成

　　系统主要由X射线管MXR161、高压发生器HSG101、高压控制器RSG100、电离室Chamber、放大传输单元AMP、主控中心以及人机界面组成^[3],如图2所示。

　　主控中心由2台控制器RM和1台服务器M组成,服务器作为程序开发机和通讯路由器,也为人机界面提供服务。控制器完成数据采集运算和输入输出任务,也包括C型架的控制逻辑。高压控制器RSG100控制高压发生器HSG101产生稳定高压,作用到X射线管上激发射线,同时还反馈包括阳极电流等必要的信号,用以确保发射的是恒定的射线强度。电离室把射线强度信号转换为微弱电压信号,经放大传输单元完成前置放大和指数放大后,送给控制器进行材质补偿等相关补偿运算后输出厚度值,同时也接受目标厚度,进行偏差放大后输出偏差厚度。