CN102564361A - 一种射线式测厚仪及其校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射线式测厚仪及其校正方法，测厚仪包括射线源、射线探测器、前置放大电路板、控制柜、终端显示与操作装置、C型架；射线源设置在C型架的喉隙下部，射线探测器设置在C型架的喉隙上部，被测金属带材从C型架喉隙处通过，前置放大电路板连接控制柜，控制柜连接终端显示与操作装置，用于进行厚度计算和显示以及接受操作人员的指令。本发明公开的测厚仪的校正方法，经过快速校正后的测量精度可以达到刚刚经过标定的测厚仪的精度水平，节省了重新标定时所需时间，消除了操作人员标定时人为因素造成的错误，为轧机厚度控制系统提供了高精度的厚度测量值，从而可以提高轧机的生产效率，保证所轧制金属带材的公差要求。

Description

一种射线式测厚仪及其校正方法

技术领域

本发明涉及在金属带材轧制生产线上的测量装置，具体涉及一种射线式测厚仪及其校正方法，属于冶金行业金属板带轧制技术领域。

背景技术

在金属带材的轧制生产中，为了保证轧制出来的带材满足厚度公差的要求，需要性能稳定的厚度测量仪。因为生产现场环境的诸多因素制约，如温度、湿度、水汽、油气、油污、振动等均会对测厚仪测量精度形成不利的影响，即导致其测量误差变大。

为了保证射线式测厚仪的测量精度及其稳定性，前人已做了大量的工作，举例如下：

(1)70年代，作为双通道式的X射线测厚仪就已研究出来，并投入使用。该型测厚仪对穿过被测带材的射线强度与穿过基准楔的射线强度进行差分处理，从而得到被测带材的厚度。其中，基准楔的位置与被轧制带材的目标值，即设定厚度值一一对应；而基准楔的位置控制是通过使用不同厚度的标准板标定之后确定的；当被测带材厚度与设定厚度值相同时，那么穿透过被测板的射线强度与穿透过基准楔的射线强度是相同的，经过探测器及其运算电路的差分处理，就会得到厚度偏差为零的结果，否则，就会得到正的或负的厚度偏差信号。这种测量方式的最大优点在于可以有效的抑制由于X射线发生器产生的X射线的强度发生波动时对测量精度的影响；鉴于当时的技术条件，此种测量方式确属先进；但相伴的缺点也是明显，如：装置结构复杂；对基准楔的加工精度要求高，对基准楔的位置控制精度也要求很高，不然难以保证厚度设定值的精度；设备维护调整很麻烦。

虽然后来有人在上面的测量原理基础上简化了基准楔装置，改进了电路，取得了进步，但受测量原理的限制，该有的功能结构装置并不能减少，对测量设备的性能调整和维护检修依然不简便。

(2)随着电子技术和计算机技术的发展，X射线发生器装置的性能得到很大提高，特别是计算机技术在射线式测厚仪中的应用，大大增强了设备的功能，同样是采用标准板对设备进行标定以实现对带材厚度的测量，但却可去掉基准楔机构及其附属的电控装置，从而在机械和电气两个方面降低了测厚仪设备的复杂性，减少了故障点，提高了可靠性。因此，现在使用的X射线测厚仪几乎全部采用单光束测量方式。

虽然技术的进步使射线式测厚仪的测量方式不断改进，但无论早期，还是现在的射线式测厚仪，它们共有的一个特点是：为了实现高精度测量，在使用前必须用标准板对设备进行标定，这是一个耗时和繁琐的过程。经过一段时间的使用，由于诸多因素，测厚仪会出现测量偏差，为了纠偏，就需要重新标定。

发明内容

本发明的目的是为了解决在金属带材的轧制过程中，由于生产环境及设备自身稳定性而造成的影响测厚仪测量精度的问题，提供了一种具有快速校正测量精度功能的射线式测厚仪及其校正方法。

一种射线式测厚仪，包括射线源、射线探测器、前置放大电路板、控制柜、终端显示与操作装置、C型架；

射线源设置在C型架的喉隙下部，射线探测器设置在C型架的喉隙上部，被测金属带材从C型架喉隙处通过，前置放大电路板连接控制柜，控制柜连接终端显示与操作装置，用于进行厚度计算和显示以及接受操作人员的指令；射线源发出射线，穿过被测金属带材后，射线探测器接收射线，将射线转换为电信号，输出电信号至前置放大电路板，前置放大电路板进行放大处理后，将处理后的电信号输出至控制柜，控制柜内部的测量电路对电信号进行处理，得到测量电压，控制柜的计算机测量系统对测量电压进行处理，得到被测金属带材的标定曲线，根据标定曲线的数据计算出被测金属带材的厚度，并输出至终端显示与操作装置进行显示。

一种射线式测厚仪的校正方法，包括以下几个步骤：

步骤一：进行原始标定曲线；

在测厚仪投入生产使用前进行一次标定，得到主标定曲线，并同时生成副标定曲线，主标定曲线用于进行快速精度校正时的基准曲线，副标定曲线用于测厚仪在测量中计算厚度时使用；此时，要使用不同的合金标准板来进行标定，从而获得多条标定曲线，以满足生产中对不同合金带材厚度进行测量的需求。

步骤二：获取校正系数K；

当测厚仪处于全辐射状态，没有被测金属带材时作为校正工作开始的时刻，测量出此时测量电路的输出电压Uo’，然后与主标定曲线中零厚度值所对应的电压Uo进行比较，得到校正系数K，K＝Uo’/Uo；

在测厚仪处于全辐射状态时，即被测金属带材厚度为零厚度值时，对应的测量电路的输出电压值大于0V；

步骤三：当产生误差电压ΔU时候，进行校正；

用校正系数K，对副标定曲线中各点厚度值对应的电压值进行逐点的修正，即用K去乘以主标定曲线中各点厚度值对应的电压值，其乘积作为校正后副标定曲线中各标定点厚度值对应的电压值，从而得到新的副标定曲线，校正完成。

一种射线式测厚仪的校正方法，具体为：在测厚仪工作时，根据操作人员的工作方式设置及指令，进行快速精度校正的工作，测厚仪工作程序运行时，当进入到校正精度程序时，首先会判断是否是自动方式状态，如是，则进一步去判断C型架喉隙处有无被测带材，如不是，则去判断操作人员有无下达进行精度校正的指令；如果没有得到操作人员进行测厚仪精度校正的指令，则退出精度校正程序，如果得到了指令，则去进一步判断C型架喉隙处有无被测带材；当C型架喉隙处有带材时，不满足校正的条件，则退出校正程序；当C型架喉隙处没有带材时，则进入测量采样程序，得到了全辐射状态下的测量电路的输出电压Ui后，判断该电压值是否位于Ui的最大值于最小值之间；如果不是，则退出校正程序，如果是，则去取主标定曲线中对应零厚度值的电压值Uo，然后求得修正系数K，去修正副标定曲线中各标定点厚度值对应的电压值，得到新的副标定曲线，并存储，然后退出校正程序；新的副标定曲线将作为测厚仪计算被测带材厚度的依据。

本发明的优点在于：

本发明可以快速校正射线式测厚仪的测量精度。经过快速校正后的测量精度可以达到刚刚经过标定的测厚仪的精度水平，节省了重新标定时所需时间，消除了操作人员标定时人为因素造成的错误，为轧机厚度控制系统提供了高精度的厚度测量值，从而可以提高轧机的生产效率，保证所轧制金属带材的公差要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的方法流程图；

图3是本发明方法的具体实施流程图。

图中：

1.射线源              2.射线探测器    3.前置放大电路板    4.控制柜

5.终端显示与操作装置  6.C型架         7.接线箱            8.水冷箱

9.被测金属带材

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种射线式测厚仪，如图1所示，包括射线源1、射线探测器2、前置放大电路板3、控制柜4、终端显示与操作装置5、C型架6、水冷箱8和接线箱7。

射线源1设置在C型架6的喉隙下部，射线探测器2设置在C型架6的喉隙上部，被测金属带材9位于C型架6喉隙中间，前置放大电路板3通过接线箱7连接控制柜4，射线源1和C型架6连接水冷箱8，控制柜4连接终端显示与操作装置5，用于进行厚度计算和显示以及接受操作人员的指令；

被测金属带材9从C型架6喉隙处通过时，射线源1发出射线，穿过被测金属带材9后，射线探测器2接收射线，将射线转换为电信号，输出电信号至前置放大电路板3，前置放大电路板3进行放大处理后，将处理后的电信号输出至控制柜4，控制柜4内部的测量电路对电信号进行处理，得到测量电压，控制柜4的计算机测量系统对测量电压进行处理，得到被测金属带材9的标定曲线，根据标定曲线的数据计算出被测金属带材9的厚度，并输出至终端显示与操作装置5进行显示。

现场接线箱7和水冷箱8属于测厚仪的辅助设备，现场接线箱7用于控制柜4与C型架6水冷箱8之间的转换连接。水冷箱8为C型架6中需要冷却的部分提供循环水冷却。

当射线式测厚仪使用一段时间以后，在其测量电路的输出测量电压上会产生一个附加的误差电压ΔU，形成的原因多种多样，比如，前置放大电路板3的失调电压，或者由于油气的熏蒸，在射线探测器2窗口形成油污膜，造成了对射线的衰减，甚至轧制时发生断带，断裂带材在张力的作用下对C型架6的抽打导致的轻微变形，也会影响射线探测器2接受射线量的变化；它们的影响体现在测量电路中，即表现为测量电路产生输出测量电压的漂移，构成误差电压ΔU。当没有误差电压ΔU时，根据标定曲线确定的厚度与测量电压的函数关系为：X＝f(U)，其中，X代表带材厚度，U代表测量电压；而一旦有了误差电压ΔU时，则有X+ΔX＝f(U+ΔU)，ΔU表示误差电压，ΔX表示厚度偏差，可见，虽然带材厚度X并没有改变，但在利用工作标定曲线计算出金属带材厚度时，得到的厚度值为(X+ΔX)，产生了厚度偏差ΔX。为了快速消除此厚度偏差ΔX，本发明提出一种射线式测厚仪的校正方法，流程如图2所示，包括以下几个步骤：

步骤一：进行原始标定曲线；

在测厚仪投入生产使用前进行一次标定，得到主标定曲线，并同时生成副标定曲线；此时因为没有误差电压ΔU的影响，所以主、副标定曲线的数据是完全一致的，包括从零厚度值对应的测量电压值一直到能够测量的最大厚度值对应的测量电压值。其中主标定曲线用于以后进行快速精度校正时的基准曲线使用，副标定曲线用于测厚仪在测量中计算厚度时使用。

步骤二：获取校正系数K；

当测厚仪处于全辐射状态，没有被测金属带材9时作为校正工作开始的时刻，测量出此时测量电路的输出电压Uo’，然后与主标定曲线中零厚度值所对应的电压Uo进行比较，得到校正系数K，K＝Uo’/Uo。

为了使对精度的校正正确有效，在测厚仪处于全辐射状态时，即被测金属带材厚度为零厚度值时，对应的测量电路的输出电压值大于0V，本发明中被测金属带材厚度为零厚度值时，对应的测量电路的输出电压值选取约0.5V的电压值，目的是给测量电路输出电压发生漂移时，有一个上下浮动的区间，防止进入小于0V的区域，因为本测量电路中使用的A/D转换器的输入电压范围是0～10V。

步骤三：当产生误差电压ΔU时候，进行校正；

用校正系数K，对副标定曲线中各点厚度值对应的电压值进行逐点的修正，即用K去乘以主标定曲线中各点厚度值对应的电压值，其乘积作为校正后副标定曲线中各标定点厚度值对应的电压值，从而得到新的副标定曲线，校正完成。

具体的，如图3所示，一种射线式测厚仪的校正方法的实施方式为：

在测厚仪工作时，根据操作人员的工作方式设置及指令，可以进行快速精度校正的工作，测厚仪工作程序运行时，当进入到校正精度程序时，首先会判断是否是自动方式状态；如是，则进一步去判断C型架喉隙处有无被测带材，如不是，则去判断操作人员有无下达进行精度校正的指令；如果没有得到操作人员进行测厚仪精度校正的指令，则退出精度校正程序，如果得到了指令，则去进一步判断C型架喉隙处有无被测带材。当C型架喉隙处有带材时，不满足校正的条件，则退出校正程序；当C型架喉隙处没有带材时，则进入测量采样程序，得到了全辐射状态下的测量电路的输出电压Ui后，还要去判断该电压值是否处于有效的范围内(是否位于Ui的最大值于最小值之间)；如果不是，则退出校正程序，如果是，则去取主标定曲线中对应零厚度值的电压值Uo，然后求得修正系数K，去修正副标定曲线中各标定点厚度值对应的电压值，得到新的副标定曲线，并存储之，然后退出校正程序。新的副标定曲线将作为测厚仪计算被测带材厚度的依据。

本发明中快速精度校正要设置成自动方式和非自动方式，主要取决于测厚仪的应用场合。如果是热轧，由于其工艺特点，带材是一块接一块连续轧制的，但一块轧完后，到下一块钢的到来，其间隔时间一般总是大于10秒；这段时间间隔足以够测厚仪进行一次精度校正，因此，只有在热轧场合，当测厚仪处于在线状态时才会设置成自动方式。而非自动方式，一般用于冷轧场合，或测厚仪处于离线状态时。

Claims (5)

1.一种射线式测厚仪，其特征在于，包括射线源、射线探测器、前置放大电路板、控制柜、终端显示与操作装置、C型架；

射线源设置在C型架的喉隙下部，射线探测器设置在C型架的喉隙上部，被测金属带材从C型架喉隙处通过，前置放大电路板连接控制柜，控制柜连接终端显示与操作装置，用于进行厚度计算和显示以及接受操作人员的指令；射线源发出射线，穿过被测金属带材后，射线探测器接收射线，将射线转换为电信号，输出电信号至前置放大电路板，前置放大电路板进行放大处理后，将处理后的电信号输出至控制柜，控制柜内部的测量电路对电信号进行处理，得到测量电压，控制柜的计算机测量系统对测量电压进行处理，得到被测金属带材的标定曲线，根据标定曲线的数据计算出被测金属带材的厚度，并输出至终端显示与操作装置进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种射线式测厚仪，其特征在于，还包括接线箱，前置放大电路板、C型架、水冷箱通过现场接线箱连接控制柜。

3.根据权利要求1或者2所述的一种射线式测厚仪，其特征在于，还包括水冷箱，水冷箱为C型架中需要冷却的部分提供循环水冷却。

4.一种射线式测厚仪的校正方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤一：进行原始标定曲线；

在测厚仪投入生产使用前进行一次标定，得到主标定曲线，并同时生成副标定曲线，主标定曲线用于进行快速精度校正时的基准曲线，副标定曲线用于测厚仪在测量中计算厚度时使用；

步骤二：获取校正系数K；

当测厚仪处于全辐射状态，没有被测金属带材时作为校正工作开始的时刻，测量出此时测量电路的输出电压Uo’，然后与主标定曲线中零厚度值所对应的电压Uo进行比较，得到校正系数K，K＝Uo’/Uo；

在测厚仪处于全辐射状态时，即被测金属带材厚度为零厚度值时，对应的测量电路的输出电压值大于0V；

步骤三：当产生误差电压ΔU时候，进行校正；

用校正系数K，对副标定曲线中各点厚度值对应的电压值进行逐点的修正，即用K去乘以主标定曲线中各点厚度值对应的电压值，其乘积作为校正后副标定曲线中各标定点厚度值对应的电压值，从而得到新的副标定曲线，校正完成。

5.一种射线式测厚仪的校正方法，其特征在于，具体为：在测厚仪工作时，根据操作人员的工作方式设置及指令，进行快速精度校正的工作，测厚仪工作程序运行时，当进入到校正精度程序时，首先会判断是否是自动方式状态，如是，则进一步去判断C型架喉隙处有无被测带材，如不是，则去判断操作人员有无下达进行精度校正的指令；如果没有得到操作人员进行测厚仪精度校正的指令，则退出精度校正程序，如果得到了指令，则去进一步判断C型架喉隙处有无被测带材；当C型架喉隙处有带材时，不满足校正的条件，则退出校正程序；当C型架喉隙处没有带材时，则进入测量采样程序，得到了全辐射状态下的测量电路的输出电压Ui后，判断该电压值是否位于Ui的最大值于最小值之间；如果不是，则退出校正程序，如果是，则去取主标定曲线中对应零厚度值的电压值Uo，然后求得修正系数K，去修正副标定曲线中各标定点厚度值对应的电压值，得到新的副标定曲线，并存储，然后退出校正程序；新的副标定曲线将作为测厚仪计算被测带材厚度的依据。

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