CN102022987B - 放射线厚度计 - Google Patents

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Abstract

放射线厚度计具有：在与搬运被测定物通过线平面垂直的方向上以夹着被测定物的方式设置的C型框架；检测部，具有设置在C型框架的相对置的一方臂部上的放射线源、设置在另一方臂部上且对透过放射线进行检测的主检测器、和在主检测器的周围，对从被测定物散射的散射线进行检测的副检测器；及运算部，具有存储以使被主检测器检测的放射线的增减产生的输出变化和被副检测器检测的散射线成分的输出变化一致的方式预先求出的修正系数，在被测定物沿与通过线平面垂直的光轴方向移动了的情况下，根据副检测器的输出选择并乘以修正系数，再求出主检测器和副检测器之差的修正运算部、和求得厚度的厚度运算部。

Description

放射线厚度计
技术领域
本发明涉及一种放射线厚度计，向钢板等被测定物照射从放射线同位素或X射线发生器发生的放射线，根据透过了被测定物的放射线的线量测定被测定物的厚度，尤其是关于被测定物向照射放射线的光轴方向移动时的厚度测定技术。
背景技术
以往，对于厚板或薄板等钢板的轧制线及其搬运线上的钢板的厚度测定，采用使用了放射线同位素的γ线厚度计或使用了X射线发生装器的X射线厚度计等放射线厚度计。
这样的放射线厚度计是，因向被测定物照射的放射线的线束径较大，所以空间分辨率的提高存在极限，且必须进行基于法令的放射线的处理管理，因而也采用如下的激光式厚度计：在厚板等中，将使用了空间分辨率高的激光光线的距离计，设置于从垂直方向夹着钢板的C型框架的上下的臂部上，根据这两个距离计的距离变化测定厚度。
然而，钢板的厚度测定精度在确保钢板的品质保证及成品率方面是重要的，但在轧制线或其搬运线中，存在钢板的上下动及翘曲或下垂等形状变化，精度提高存在极限。
例如，在放射线厚度计中，对于被搬运的钢板的搬运基准面(以下，称为通过线面)，钢板沿相对于通过线面垂直的方向移动时，因透过了钢板的放射线的散射成分变化，而发生测定误差。
另外，对钢板在其相对于通过线面的搬运方向上的倾斜导致的测定误差进行修正的方法，使用激光距离计检测钢板的倾斜而使厚度的测定精度提高的厚度测定方法。例如，有日本公开专利公报，日本特开2007-263819号公报(以下，称为专利文献1)。
一般，在钢板的轧制线或其搬运线中，在被搬运的钢板的前端部或后端部上，发生翘曲或下垂等，但在除此以外的中央部分，主要发生上下方向的摆动。
在放射线厚度计中，测定时存在钢板的上下移动时，存在产生测定误差的问题。使用图1A、图1B说明其理由。
图1A是表示在使用了X射线的X射线厚度计中，钢板的基准厚度为0.1mm及3.5mm的情况下，钢板相对于作为测定基准的通过线面(PL-0)上下移动了的情况下对于基准厚度的测定误差(偏差％)的一例。
图1B表示该X射线厚度计的检测部的光学模型图，从放射线源1a的1个点放射的X射线透过被测定物(钢板)3，在设置于被测定物3的后部的检测器1b，立体角θm的范围被检测。
这里，在被测定物3从通过线面PL-0移动到上方PL+50的情况下，例如，来自点P1的散射线被主检测器1b检测的受光立体角的范围是从立体角θd0扩大到立体角θd1。即，被主检测器1b受光的散射线的量与被测定物3和主检测器1b间的距离的平方成正比例变化。
因此，如图1A所示，被测定物3向上方移动时，被检测器1b受光的散射线成分增大，被测定物3的厚度视为变薄了散射线成分增大的量，相对于基准厚度的偏差被向负(薄)方向输出。
例如，3.5mm板厚的钢板3从通过线面0mm向检测器方向移动100mm时，其偏差成为-1.5％。
然而，在对钢板的摆动导致的测定误差进行修正的方法中公知有，使用专利文献1公开的激光距离计测定钢板的位置并进行修正的方法，或者机械式地测定钢板的位置，修正因钢板的倾斜或上下动导致的测定误差的方法。
但是，利用这样的其他的位置检测器求出钢板的位置并进行修正的方法中，存在在钢板搬运线上需要用于设置新设备的设置空间的问题，或者因为放射线厚度计和位置检测器的时间响应不同，使在动态地变动的钢板上的测定点一致而进行修正变得困难的问题。
而且，由于专利文献1的激光距离计的方法只能在激光光线所通过的测定空间洁净的环境中使用，所以存在必须清洁测定空间的、需要固有的环境对策设备的问题。
发明内容
本发明为解决上述问题而研发的，其目的是提供放射线厚度计，不用设置新设备就能对被测定物的上下移动产生的误差进行修正，实现测定精度的提高。
为实现上述目的，本发明的放射线厚度计为如下结构，即，一种放射线厚度计，对移动的被测定物照射放射线，根据透过了被测定物的透过放射线的线量测定被测定物的厚度，其特征在于，具有：(1)C型框架，设置为在与搬运所述被测定物的通过线平面垂直的方向上，夹着该被测定物；(2)检测部，具有：(i)设置在所述C型框架的相对置的一方臂部上的放射线源、(ii)设置在另一方臂部上且对所述透过放射线进行检测的主检测器、和(iii)在所述放射线源的照射面的中心点与所述主检测器的受光的面所成的立体角的光轴中心上设置的所述主检测器的周围，对从所述被测定物散射的散射线进行检测的副检测器；以及(3)运算部，具有：(i)修正运算部，存储以使被所述主检测器检测的放射线的增减引起的输出变化和被所述副检测器检测的散射线成分的输出变化一致的方式预先求出的修正系数，所述被测定物沿与所述通过线平面垂直的光轴方向移动了的情况下，根据所述副检测器的输出选择并乘以所述修正系数，再求出所述主检测器和所述副检测器之差、和(ii)根据所述修正运算部的输出求得厚度的厚度运算部。对所述被测定物从通过线面沿垂直轴方向发生了移动时的散射成分的变化进行检测，实时地修正测定误差。
而且为实现上述目的，本发明的一放射线厚度计为以下结构，即，一种放射线厚度计，对移动的被测定物照射放射线，根据透过了被测定物的透过放射线的线量测定被测定物的厚度，其特征在于，具有：(1)C型框架，设置为在与搬运所述被测定物的通过线平面垂直的方向上，夹着该被测定物；(2)检测部，具有：(i)设置在所述C型框架的相对置的一方臂部上，且相对于所述被测定物的表面沿铅直方向照射放射线的放射线源、(ii)设置在另一方臂部上且对所述透过放射线进行检测的主检测器、和(iii)设置在所述一方的臂部上，在所述放射线源的照射面的中心点与所述主检测器的受光的面所成的立体角的光轴中心的周围，对向与所述放射线的照射方向相反的方向散射的散射线进行检测的副检测器；以及(3)运算部，具有：(i)修正运算部，存储以使被所述主检测器检测的放射线的增减引起的输出变化和被所述副检测器检测的散射线成分的输出变化一致的方式预先求出的修正系数，所述被测定物沿与所述通过线平面垂直的光轴方向移动了的情况下，根据所述副检测器的输出选择并乘以所述修正系数，再求出所述主检测器和修正的所述副检测器之和、和(ii)根据所述修正运算部的输出求得厚度的厚度运算部。对所述被测定物从通过线面沿垂直轴方向发生了移动时的散射成分的变化进行检测，实时地修正测定误差。
根据本发明，提供一种放射线厚度计，不用设置新设备就能对被测定物的上下移动产生的误差进行修正，实现测定精度的提高。
附图说明
图1A、图1B是以往的放射线厚度计的误差发生的理由说明图。
图2A、图2B是本发明的第一实施例的结构图。
图3A、图3B是本发明的第二实施例的结构图。
图4A、图4B是本发明的第三实施例的结构图。
图5是本发明的检测部的光学模型图。
附图标记的说明
1检测部
1a放射线源
1b主检测器
1c、1c1～1c4副检测器
1d  C型框架
2修正运算部
2a修正部
2a1修正系数电路
2a2修正运算电路
2a3修正系数选择电路
2b厚度运算部
3被测定物
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施例。
【第一实施例】
在说明本发明的实施例之前，首先参照图5所示的检测部的光学模型图，对本发明的原理进行说明。
在图5中，将被测定物3位于测定基准位置即通过线面(PL-0)时的主检测器1b的输出、副检测器1c的输出，分别作为Vm0、Vs0，将被测定物3变动到通过线面(PL+i)的位置时的主检测器1b的输出、副检测器1c的输出，分别作为Vmi、Vsi，被主检测器1b检测的前方散射线的增加和被副检测器1c检测的前方散射线的增加处于一定的比例关系，从而下式成立。
Vm0-Vs0＝Vmi-αi·Vsi        (1)
这里，αi是以被测定物3的位置变化时的被主检测器1b检测的散射线的线量的变化和被副检测器1c检测的散射线的线量的变化变得表象上相同的方式进行修正的修正系数。
该修正系数αi是根据在预先设定的检测部的放射线源1a、主检测器1b及副检测器1c的配置下的接受透过放射线的检测器的光学设定条件、被测定物3的材质、厚度和被测定物3的自通过线面的移动量而变化的。
而且，通过上述(1)式右边修正厚度检测信号的情况下，也根据主检测器1b和副检测器1c的灵敏度差、及从透过了被测定物3的放射线的散射点到主检测器1b的距离和到副检测器1c的距离之间的不同而变化。
因此，在具有被设定的主检测器1b和副检测器1c的放射线厚度计中，求得上述修正系数αi的情况下，以被测定物3位于通过线面时的主检测器1b的输出Vm和副检测器1c的输出Vs之差为基准，进行厚度校正，其次，为满足(1)式的关系，预先求出使被测定物3移动时的测定误差为零的修正系数α1，以被测定物的材质、厚度和通过线位置为参数进行表格化。
而且，基准板厚ti被设定时，选择与该基准板厚ti对应的表格的修正系数αi，修正主检测器1b的输出，并相对于被修正的输出进行厚度运算。
其次，对于基于上述发明原理的第一实施例的结构参照图2A进行说明。图2A是本发明的框结构图，图2B是对主检测器1b和副检测器1c的配置进行说明的俯视图。
在图2A中，放射线厚度计10是对于在y轴方向上移动的被测定物3，沿z轴方向照射放射线，根据透过了被测定物3的透过放射线的线量测定被测定部3的厚度。
该结构具有检测部1，该检测部1具有：在与搬运被测定物3的通过线平面垂直的z轴方向上，以夹着该被测定物3的方式设置的C型框架1d；设置在C型框架1d的相对置的一方的下部臂部上的放射线源1a；设置在另一方的上部臂部的主检测器1b；以及对透过了被测定物3的放射线的散射线进行检测的副检测器1c，该副检测器1c在放射线源1a的照射面的中心点与主检测器1b的受光面所成的立体角的光轴中心处设置的主检测器1b的周围，为圆环状的构造。
而且，还具有包括修正运算部2a和厚度运算部2b的运算部2。该修正运算部2a在被测定物3向与通过线平面(x-y平面)垂直的方向(z轴方向)移动了的情况下，以使被主检测器1b检测的放射线的增减导致的输出变化和被副检测器1c检测的散射成分的输出变化一致的方式，修正副检测器1c的输出，并求得主检测器1b和副检测器1c之差。上述厚度运算部2b根据修正运算部2a的输出求得厚度。
其次，对各部分的详细结构进行说明。在选择X射线作为放射线的情况下，选择X射线发生器作为放射线源1a，该X射线发生器具有：能够得到用于测定被测定物3的厚度的所需线量的X射线管、和用于施加该X射线管电压的高电压电源。
另外，主检测器1a、副检测器1b使用受温度变化影响小且容易成型为形状和感度较柔软的电离箱，并以能够得到规定的检测电流的方式设定。
副检测器1c设定为，以规定的感度能够在主检测器1b周围获得透过了被测定物3的散射X射线。该副检测器1c也可以由对主检测器1b周围的特定区域的散射线进行检测的一个电离箱构成，但在主检测器1a周围以圆环状排列多个电离箱地构成能够使散射X射线在空间上的偏差平均化，因而优选。
而且，修正运算部2a存储预先设定的修正系数αi表格，并具有修正系数电路2a1和修正运算电路2a2，该修正系数电路2a1根据被测定物3和主检测器1b的输出选择修正系数αi而与副检测器1c的输出相乘；该修正运算电路2a2求得主检测器1b的输出和修正系数电路2a1的输出之差。
其次，厚度运算部2b进行如下运算，根据修正运算电路2a2的输出，参照预先设定的厚度校正表格，求得与从外部设定的基准板厚tr间的厚度偏差。
在厚度运算部2b中，根据修正运算电路2a2的输出利用下式求得被测定物3的厚度tx。
tx＝1/μ·ln((Vmn-Vsn)/(Vmx-Vsx))        (2)
这里，Vmn、Vsn分别是没有被测定物3时的主检测器1b的输出、对副检测器1c的输出进行修正运算后的修正系数电路2a1的输出，Vmx、Vsx表示具有被测定物3时的主检测器1b、修正系数电路2a1的输出。
而且，此时的厚度偏差输出Δtx利用下式求出。
Δtx＝tx-tr                (3)
此外，(1)式的运算一般为，将主检测器1b、修正运算部2a的输出分别数字化，使用校正用的厚度基准样本，将基准厚度tr和(1)式右边的检测器输出间的关系，参照预先求出的校正表格(也称为检量线)求出厚度tx。
这样校正的放射线厚度计10是在被测定物3的位置在光轴方向上上下移动的情况下，根据副检测器的输出自动地修正主检测器的变化并进行厚度测定，因而能够提供实时被修正的放射线厚度计。
【第二实施例】
参照图3A、图3B，对本发明的第二实施例进行说明。关于图3A、图3B所示的第二实施例，与第一实施例相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。第二实施例与第一实施例的不同点是，在第一实施例中，在主检测器1b的周围设置副检测器1c，对透过了被测定物3的X射线的散射X射线进行检测，但第二实施例是将副检测器1c设置在放射线源1a和C型框架1d的同一侧的臂部上，在放射线源1a的照射面的中心点与主检测器1b的受光的面所成的立体角的光轴中心的周围，对在与放射线的照射方向相反的方向上散射的散射线进行检测这点不同。
该情况下，被测定物3向主检测器1b的方向移动时，主检测器1b的散射线成分增加，副检测器1b的输出相反减少。因此，代替在第一实施例中说明的使用修正系数αi修正的上述(1)式，如下述(2)式所示，以与修正系数αi同样的方法预先求得修正系数βi，与主检测器1b的输出相加。
Vm0+Vs0＝Vmi+βi·Vsi    (4)
这样构成的情况下，相对于被测定物3在测定空间的移动，散射X射线的增减方向与第一实施例不同，从而在修正运算部2a2中，将主检测器1b和对副检测器1c的输出进行了修正的修正系数电路2a1的输出相加。
而且，在厚度运算部2b中，代替第一实施例的(2)式利用下述(5)式根据修正运算电路2a2的输出求得被测定物3的厚度tx。
tx＝1/μ·ln((Vmn+Vsn)/(Vmx+Vsx))        (5)
这样构成的放射线厚度计能够使被测定物3的上部空间不能较大设置时的设置空间变小。
【第三实施例】
参照图4A、图4B，对本发明的第三实施例进行说明。关于图4A、图4B所示的第三实施例，与第一实施例相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。第三实施例与第一实施例的不同点是，在第一实施例中，副检测器1c是以环状在主检测器1b的周围设置一个，对透过了被测定物3的X射线的散射X射线进行检测，但在第三实施例的图4B中，将副检测器1c1和副检测器1c2以同心圆状双重地设置在主检测器1b的周围这点不同。
在该结构中，将来自被测定物3的散射X射线的散射特性极端不同的多个品种作为其测定对象进行厚度测定的情况下，基于两个副检测器1c1和副检测器1c2的输出，预先由修正系数选择电路2a3选择副检测器1c1或副检测器1c2的任一个，将所选择的副检测器1c1(或副检测器1c2)的输出根据预先存储的修正系数表格选择出并由修正系数选择电路2a3进行修正，而且，由修正运算电路2a2进行基于(1)式的修正运算并修正。
这样构成的放射线厚度计10是在被测定物3的前方散射特性极端不同的材质的情况下，也能够与其散射线的散射特性对应地预先调整副检测器的同心直径，由此能够对被测定物3的移动进行修正。
如上所述，根据本发明，被测定物的放射线的散射特性极端不同的材质的情况下，也能够自动地实时修正在与通过线面垂直的方向上移动时的测定误差。
此外，本发明不仅限于上述实施例，被测定物在与通过线平面垂直的方向上移动了的情况下，只要对于主检测器的输出的增减，以与其相独立的副检测器的输出进行实时修正即可，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形并实施。

Claims (6)

1.一种放射线厚度计，对移动的被测定物照射放射线，根据透过了被测定物的透过放射线的线量测定被测定物的厚度，其特征在于，具有：
(1)C型框架，设置为在与搬运所述被测定物的通过线面垂直的方向上，夹着该被测定物；
(2)检测部，具有：(i)设置在所述C型框架的相对置的一方臂部上的放射线源、(ii)设置在另一方臂部上且对所述透过放射线进行检测的主检测器、和(iii)在所述放射线源的照射面的中心点与所述主检测器的受光的面所成的立体角的光轴中心上设置的所述主检测器的周围，对从所述被测定物散射的散射线进行检测的副检测器；以及
(3)运算部，具有：(i)修正运算部，存储以使被所述主检测器检测的放射线的增减引起的输出变化和被所述副检测器检测的散射线成分的输出变化一致的方式预先求出的修正系数，在所述被测定物沿与所述通过线面垂直的光轴方向移动了的情况下，根据所述副检测器的输出选择并乘以所述修正系数，再求出所述主检测器和所述副检测器之差、和(ii)根据所述修正运算部的输出求得厚度的厚度运算部，
对所述被测定物从通过线面沿垂直轴方向发生了移动时的散射成分的变化进行检测，实时地修正测定误差。
2.如权利要求1所述的放射线厚度计，其特征在于，所述修正系数是将所述被测定物的材质、厚度和被测定物的测定位置作为参数进行表格化而得出的。
3.如权利要求1所述的放射线厚度计，其特征在于，所述副检测器在所述主检测器的周围具有圆环状的受光面，并对所述透过放射线的散射线进行检测。
4.如权利要求1所述的放射线厚度计，其特征在于，所述副检测器由相对于所述光轴中心在所述主检测器的周围具有不同直径的圆环状受光面的两个检测器构成，基于该两个检测器的输出选择该输出的某一个，再乘以与所选择的某一个检测器的输出对应的所述修正系数而进行修正。
5.一种放射线厚度计，对移动的被测定物照射放射线，根据透过了被测定物的透过放射线的线量测定被测定物的厚度，其特征在于，具有：
(1)C型框架，设置为在与搬运所述被测定物的通过线面垂直的方向上，夹着该被测定物；
(2)检测部，具有：(i)设置在所述C型框架的相对置的一方臂部上，且相对于所述被测定物的表面沿铅直方向照射放射线的放射线源、(ii)设置在另一方臂部上且对所述透过放射线进行检测的主检测器、和(iii)设置在所述一方的臂部上，在所述放射线源的照射面的中心点与所述主检测器的受光的面所成的立体角的光轴中心的周围，对向与所述放射线的照射方向相反的方向散射的散射线进行检测的副检测器；以及
(3)运算部，具有：(i)修正运算部，存储以使被所述主检测器检测的放射线的增减引起的输出变化和被所述副检测器检测的散射线成分的输出变化一致的方式预先求出的修正系数，在所述被测定物沿与所述通过线面垂直的光轴方向移动了的情况下，根据所述副检测器的输出选择并乘以所述修正系数，再求出所述主检测器和修正的所述副检测器之和、和(ii)根据所述修正运算部的输出求得厚度的厚度运算部，
对所述被测定物从通过线面沿垂直轴方向发生了移动时的散射成分的变化进行检测，实时地修正测定误差。
6.如权利要求5所述的放射线厚度计，其特征在于，所述副检测器具有相对于所述光轴中心为圆环状的受光面，并接受从所述被测定物散射的所述放射线的散射线。
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