CN104475462B - 一种x射线测厚仪的在线校正装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种X射线测厚仪的在线校正装置及方法，包括在X射线测厚仪测量过程中，将X射线分割为工作射线和非工作射线，所述工作射线用于测量被测物体的厚度，所述非工作射线用于获取所述X射线的强度；根据所述非工作射线监测所述X射线的强度；当所述X射线的强度变化超过阈值时，修正标定曲线，其中，所述标定曲线为所述工作射线与被测物体的厚度之间的关系曲线。本发明的有益效果是消除了X射线强度变化对测量精度的影响，为轧机厚度控制系统提供了准确的厚度测量值，有助于提高轧机的控制精度，以保证所轧制带材的公差要求。

Description

一种X射线测厚仪的在线校正装置及方法

技术领域

本发明属于冶金行业金属板带轧制技术领域领域，尤其是涉及一种X射线测厚仪的在线校正装置及方法。

背景技术

作为非接触式的能实现快速测量的X射线测厚仪是现代化轧机厚度控制系统的关键测量设备。对不同厚度板材的测量，可以通过调节设置不同的射线强度以提高测量精度，对于X射线测厚仪而言，在影响测量精度的诸多因素中，X射线强度的变化对测量精度的影响占主要因素。

为了保证X射线测厚仪的测量精度及稳定性，前人已经做了大量的工作。上世纪60～70年代，就已研究出双通道式X射线测厚仪，并投入使用，如东芝603A型产品。该类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，即设定的厚度值对应；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值相同时，那么透过被测板的射线强度与透过基准楔的射线强度是相同的，经过探测器及运算电路的差分处理，就可以得到厚度偏差为零的结果，否则，会得到正的或负的厚度偏差信号。这种测量方式最大的优点在于可以有效地抑制由于X射线的强度变化对测量精度的影响；由于当时的技术条件的限制，此种测量方式也有其明显的缺点：装置结构复杂；对基准楔的加工精度要求及基准楔的位置控制精度要求都很高；设备维护麻烦等。虽然后来有人在上面的测量原理的基础上简化了基准楔装置，改进了电路。但受测量原理的限制，该有的功能结构装置并不能减少，设备的性能调整及维护检修依然很麻烦。

随着电子技术和计算机技术的发展，X射线测厚仪发展为单通道式，这得益于X射线源技术性能的提高；特别是计算机技术在X射线测厚仪中的应用，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，但是省去了基准楔及其附属电控装置，在机械和电气两个方面降低了测厚仪的复杂性，提高了可靠性。

虽然X射线测厚仪的可靠性得到了很大的提高，但X射线测厚仪在测量运行中，有诸多影响因素，其中X射线强度的变化是影响测量精度的主要因素。由于生产现场电气设备多，环境条件较差，电磁干扰、温度、湿度等各种因素，会导致X射线源发出的射线的辐射强度发生变化，这种变化直接导致了X射线测厚仪的测量出现误差，导致测量精度下降。

发明内容

本发明的目的是针对X射线测厚仪在实时测量过程中，由于X射线强度的变化而引起测量误差的问题，提供一种X射线测厚仪的在线校正装置及方法。

一方面，本发明提供了一种X射线测厚仪的在线校正装置，包括：射线束分割器、强度获取模块和校正模块；

所述射线束分割器用于将所述X射线测厚仪所使用的X射线分割为工作射线和非工作射线，所述工作射线用于测量被测物体的厚度，所述非工作射线用于获取所述X射线的强度；

所述强度获取模块与所述校正模块相连，用于根据所述非工作射线得到所述X射线测厚仪工作时的X射线强度；

所述校正模块用于在X射线强度变化超过阈值时，修正标定曲线，其中，所述标定曲线为所述工作射线与被测物体的厚度之间的关系曲线。

进一步的，所述强度获取模块包括：副射线探测器和副检测电路；

所述副射线探测器与所述副检测电路相连，用于接收所述非工作射线；

所述副检测电路与所述校正模块相连，用于将所述非工作射线转换为电信号，并发送给所述校正模块；

所述校正模块用于在所述副检测电路发送的电信号的变化超过所述阈值时，根据所述工作射线与非工作射线的强度关系函数，以及根据所述工作射线的零点标定电压，修正所述标定曲线，其中，所述零点标定电压为确定所述强度关系函数时，所述工作射线全辐射时对应的电压值。

进一步的，所述的X射线测厚仪的在线校正装置还包括：第一主射线探测器和第一主检测电路；

所述第一主射线探测器与所述第一主检测电路相连，用于接收所述X射线测厚仪在非测量状态下的工作射线；

所述第一主检测电路与所述校正模块相连，用于将所述第一主射线探测器接收的工作射线转换为电信号，所述电信号的电压为所述零点标定电压；

所述校正模块还用于从所述第一主检测电路获取所述零点标定电压。

进一步的，所述X射线测厚仪的在线校正装置还包括：函数确定模块；

所述函数确定模块分别与所述第一主检测电路、所述副检测电路及所述校正模块相连；

所述副检测电路还用于将所述X射线测厚仪在所述非测量状态下的非工作射线转换为第一电信号；

所述函数确定模块用于根据所述零点标定电压及所述第一电信号确定所述强度关系函数；

所述校正模块还用于从所述函数确定模块获取所述强度关系函数。

进一步的，所述X射线测厚仪的在线校正装置还包括：存储器；

所述存储器与所述校正模块相连，用于存储所述标定曲线。

一种X射线测厚仪，包括：X射线源、支撑架、第二主射线探测器、第二主检测电路、厚度获得模块和上述所述的X射线测厚仪的校正装置；

所述支撑架用于支撑所述X射线源、主射线探测器、主检测电路和所述校正装置；

所述第二主射线探测器、第二主检测电路和所述校正装置分别与所述厚度获得模块相连；

所述第二主射线探测器用于在所述X射线测厚仪测量工作状态下，接收所述校正装置分割出的工作射线；

所述第二主检测电路用于将所述第二主射线探测器接收的工作射线转换为电信号，并发送给所述厚度获得模块；

所述厚度获得模块用于根据所述校正装置修正的标定曲线以及所述第二主检测电路发送的电信号，得到被测物体的厚度。

进一步的，所述支撑架为C型架。

进一步的，所述X射线测厚仪测厚仪还包括：显示模块；

所述显示模块与所述厚度获得模块相连，用于显示所述厚度获得模块得到的被测物体的厚度。

另一方面，一种X射线测厚仪在线校正方法，包括：

在X射线测厚仪测量过程中，将X射线分割为工作射线和非工作射线，所述工作射线用于测量被测物体的厚度，所述非工作射线用于获取所述X射线的强度；

根据所述非工作射线监测所述X射线的强度；

当所述X射线的强度变化超过阈值时，修正标定曲线，其中，所述标定曲线为所述工作射线与被测物体的厚度之间的关系曲线。

进一步的，根据所述非工作射线监测所述X射线的强度，包括：

通过将所述非工作射线转换为电信号监测所述X射线的强度。

进一步的，当所述X射线的强度变化超过阈值时，修正标定曲线，包括：

当所述非工作射线转换得到的电信号的变化超过所述阈值时，根据所述工作射线与非工作射线的强度关系函数，以及根据所述工作射线的零点标定电压，修正所述标定曲线，其中，所述零点标定电压为确定所述强度关系函数时，所述工作射线全辐射时对应的电压值。

进一步的，确定所述强度关系函数，包括：

将所述X射线测厚仪在非测量状态下的工作射线转换为电信号，所述电信号的电压为所述零点标定电压；

将所述X射线测厚仪在所述非测量状态下的非工作射线转换为第一电信号；

根据所述零点标定电压及所述第一电信号确定所述强度关系函数。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，消除了X射线强度变化对测量精度的影响，为轧机厚度控制系统提供了准确的厚度测量值，有助于提高轧机的控制精度，以保证所轧制带材的公差要求。

附图说明

图1是本发明中X射线测厚仪在线校正装置模块图；

图2是本发明中X射线测厚仪结构模块图；

图3是本发明实施例中X射线测厚仪结构示意图；

图4是本发明实施例中X射线测厚仪中的操作台终端结构示意图；

图5是本发明实施例中X射线测厚仪在线校正方法流程图；

图6是本发明实施例中根据X射线源辐射强度的变化进行在线校正具体流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

如图1所示，本发明提供一种X射线测厚仪的在线校正装置，包括：射线束分割器100、强度获取模块101和校正模块102；

所述射线束分割器100用于将所述X射线测厚仪所使用的X射线分割为工作射线和非工作射线，所述工作射线用于测量被测物体的厚度，所述非工作射线用于获取所述X射线的强度；

所述强度获取模块101与所述校正模块102相连，用于根据所述非工作射线得到所述X射线测厚仪工作时的X射线强度；

所述校正模块102用于在X射线强度变化超过阈值时，修正标定曲线，其中，所述标定曲线为所述工作射线与被测物体的厚度之间的关系曲线。

进一步的，所述强度获取模块101包括：副射线探测器103和副检测电路104；

所述副射线探测器103与所述副检测电路104相连，用于接收所述非工作射线；

所述副检测电路104与所述校正模块102相连，用于将所述非工作射线转换为电信号，并发送给所述校正模块102；

所述校正模块102用于在所述副检测电路104发送的电信号的变化超过所述阈值时，根据所述工作射线与非工作射线的强度关系函数，以及根据所述工作射线的零点标定电压，修正所述标定曲线，其中，所述零点标定电压为确定所述强度关系函数时，所述工作射线全辐射时对应的电压值。

进一步的，所述X射线测厚仪的在线校正装置还包括：第一主射线探测器105和第一主检测电路106；

所述第一主射线探测器105与所述第一主检测电路106相连，用于接收所述X射线测厚仪在非测量状态下的工作射线；

所述第一主检测电路106与所述校正模块102相连，用于将所述第一主射线探测器105接收的工作射线转换为电信号，所述电信号的电压为所述零点标定电压；

所述校正模块102还用于从所述第一主检测电路106获取所述零点标定电压。

进一步的，所述X射线测厚仪的在线校正装置还包括：函数确定模块107；

所述函数确定模块107分别与所述第一主检测电路106、所述第一副检测电路104及所述校正模块102相连；

所述副检测电路104还用于将所述X射线测厚仪在所述非测量状态下的非工作射线转换为第一电信号；

所述函数确定模块107用于根据所述零点标定电压及所述第一电信号确定所述强度关系函数；

所述校正模块102还用于从所述函数确定模块107获取所述强度关系函数。

进一步的，所述X射线测厚仪的在线校正装置还包括：存储器108；

所述存储器108与所述校正模块102相连，用于存储所述标定曲线。

如图2所示，本发明提供一种X射线测厚仪，包括：X射线源200、支撑架201、第二主射线探测器202、第二主检测电路203、厚度获得模块204和所述的校正装置205；

所述支撑架201用于支撑所述X射线源200、第二主射线探测器202、第二主检测电路203和所述校正装置205；

所述第二主射线探测器202、第二主检测电路203和所述校正装置205分别与所述厚度获得模块204相连；

所述第二主射线探测器202用于在所述X射线测厚仪测量工作状态下，接收所述校正装置205分割出的工作射线；

所述第二主检测电路203用于将所述第二主射线探测器202接收的工作射线转换为电信号，并发送给所述厚度获得模块204；

所述厚度获得模块204用于根据所述校正装置205修正的标定曲线以及所述第二主检测电路202发送的电信号，得到被测物体的厚度。

进一步的，所述支撑架201为C型架。

进一步的，所述测厚仪还包括：显示模块206；

所述显示模块206与所述厚度获得模块204相连，用于显示所述厚度获得模块204得到的被测物体的厚度。

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

如图3所示，本发明提供一种X射线测厚仪，包括C型架301、操作台终端307和冷却装置308；所述的C型架301下臂设置有X射线源300和射线束分割器304，所述的X射线源300与冷却装置308连接；所述C型架301上臂设置有第二主射线探测器302和第二主检测电路303，所述的第二主检测电路303分别与操作台终端307和第二主射线探测器302连接，所述的C型架301下臂还设置有副射线检测器305和副检测电路306，所述的副射线检测器305与副检测电路306电连接；所述的副检测电路306通过电缆与操作台终端307连接。

其中如图4所示，操作台终端307内设置有校正模块400,、函数确定模块401、存储器402、厚度获得模块403和显示模块404。

其中，校正装置包括射线束分割器304、副射线检测器305、副检测电路306和操作台终端307，其中第二主射线探测器302和第二主检测电路303分别与图1中所述的校正装置中的第一主射线探测器105和第一主射线检测电路106为同一装置。

X射线测厚仪在工作时，被测带材309从C型架301的上下臂间之喉隙处通过，X射线源300发出的X射线，经过射线束分割器304将射线按比例分成两束，其工作射线穿过被测带材309，被安装在C型架301上臂中的第二主射线探测器302接收，并经第二主检测电路303转换为电信号，该信号经电缆传送至操作台终端307；其非工作射线束被副射线探测器305接收，并经副检测电路306转换为电信号，也通过信号电缆传送到操作台终端307，这两路代表射线束强度的信号经操作台终端307内的工作系统模块进行处理，可以完成测厚仪的标定，并根据标定曲线计算出被测带材的厚度，同时完成校正误差，最后显示测量厚度值并输出代表偏差值的电信号到轧机控制系统；冷却装置308通过管路与X射线源300连接，以保证X射线源300能长时间连续工作。

基于以上X射线测厚仪，本发明提出了一种X射线测厚仪的在线校正方法。

如图5示，该方法包括以下步骤：

步骤S1：在X射线测厚仪测量过程中，将X射线分割为工作射线和非工作射线，所述工作射线用于测量被测物体的厚度，所述非工作射线用于获取所述X射线的强度。

在X射线测厚仪测量过程中，调整射线束分割器304出口大小，将X射线分割为工作射线和非工作射线，使工作射线和非工作射线有恰当的比例，以保证即要满足测量板带时应有的射线强度，又要满足非工作射线的测量有足够的灵敏度。

步骤S2：根据非工作射线监测X射线的强度。

这一步的工作是通过将非工作射线转换为电信号监测所述X射线的强度。在X射线测厚仪处于测量工作状态时，副探测器305对非工作射线的测量，实际上即是对X射线源辐射强度的监测，而且副探测器305始终测量着非工作射线的辐射强度；一旦X射线源的辐射强度发生变化时，副探测器305即可测量出非工作的射线辐射强度的变化，经副检测电路306转换成电信号传送给操作台终端307。

步骤S3：当所述X射线的强度变化超过阈值时，修正标定曲线，其中，所述标定曲线为所述工作射线与被测物体的厚度之间的关系曲线。

首先，标定曲线的获得：在工作射线中放入不同厚度的标准板，不同的工作射线穿过标准板被第二主线射探测器302接受，经第二主检测电路303转换成电信号，传送到操作台终端307，并分别得到对应的电压值，从而可以得到一条工作射线对应的电压与标准板厚度构成的曲线(曲线上的电压为标定电压)，也可以理解为工作射线与被测物体厚度之间的关系曲线，此曲线为标定曲线，标定曲线被操作台终端307中的存储器402存储

其中，X射线测厚仪在非测量状态下(全辐射状态，即被测物体厚度为0)，将工作射线转换为电信号，得到测量电信号对应的电压值E1，所述电信号的电压E1为零点标定电压；在此状态下，将非工作射线转换为第一电信号，第一电信号对应的电压值为E2；函数确定模块401根据零点标定电压及第一电信号确定强度关系函数：K＝E1/E2，并记录、存储。

如图6所示，图中Y表示符合条件，执行下一步操作，N表示不符合条件，执行其他操作；在X射线测厚仪对带材进行测量的时候，首先采样非工作射线测量通道，对非工作射线进行检测，得到测量电压信号E2'，将此电压信号值与X射线测厚仪在非测量状态下测量得到的E2进行比较，求百分比，如果该电压信号E2'的变化没有超出阈值，则将修正系数ξ置1，即不需要对标定数据做修正，采样工作射线测量通道中测量电压信号u，取修正系数ξ为1，直接使用调出的原标定曲线的数据计算出主探测器工作射线测量通道采样之电压信号值u对应的厚度值即可。

如果非工作射线转换得到的电压信号E2'值的变化的变化超出了阈值，说明X射线源的总辐射强度发生了变化，这同时会使工作射线的辐射强度也发生变化，并将造成测量误差，故此时需要操作台终端307中的校正模块400进行校正；根据工作射线与非工作射线的强度关系函数K＝E1/E2，以及根据所述工作射线的零点标定电压E1，修正标定曲线，具体方法：根据E2'的大小、强度关系函数K＝E1/E2及标定曲线的数据，计算出工作射线强度变化后第二主探测器302在全辐射状态下应该有的测量电压信号值E1'，并可求出E1/E1'，调取标定曲线数据，将此值置入修正系数ξ中；这时再采样工作射线测量通道，得到测量电压信号值u后，取修正系数ξ，调出所测信号对应的标定曲线上的标定数据，并用修正系数ξ对标定数据进行修正，然后厚度获得模块403用修正后的标定数据以及得到测量电压信号值u去计算厚度值，由显示模块404显示被测物体的厚度，从而实现了误差校正，完成本次测量。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (12)

1.一种X射线测厚仪的在线校正装置，其特征在于，包括：射线束分割器、强度获取模块和校正模块；

所述射线束分割器用于将所述X射线测厚仪所使用的X射线分割为工作射线和非工作射线，所述工作射线用于测量被测物体的厚度，所述非工作射线用于获取所述X射线的强度；

所述强度获取模块与所述校正模块相连，用于根据所述非工作射线得到所述X射线测厚仪工作时的X射线强度；

所述校正模块用于在X射线强度变化超过阈值时，修正标定曲线，其中，所述标定曲线为所述工作射线与被测物体的厚度之间的关系曲线。

2.根据权利要求1所述X射线测厚仪的在线校正的装置，其特征在于，所述强度获取模块包括：副射线探测器和副检测电路；

所述副射线探测器与所述副检测电路相连，用于接收所述非工作射线；

所述副检测电路与所述校正模块相连，用于将所述非工作射线转换为电信号，并发送给所述校正模块；

所述校正模块用于在所述副检测电路发送的电信号的变化超过所述阈值时，根据所述工作射线与非工作射线的强度关系函数，以及根据所述工作射线的零点标定电压，修正所述标定曲线，其中，所述零点标定电压为确定所述强度关系函数时，所述工作射线全辐射时对应的电压值。

3.根据权利要求2所述的X射线测厚仪的在线校正装置，其特征在于，所述装置还包括：第一主射线探测器和第一主检测电路；

所述第一主射线探测器与所述第一主检测电路相连，用于接收所述X射线测厚仪在非测量状态下的工作射线；

所述第一主检测电路与所述校正模块相连，用于将所述第一主射线探测器接收的工作射线转换为电信号，所述电信号的电压为所述零点标定电压；

所述校正模块还用于从所述第一主检测电路获取所述零点标定电压。

4.根据权利要求3所述的X射线测厚仪的在线校正装置，其特征在于，所述装置还包括：函数确定模块；

所述函数确定模块分别与所述第一主检测电路、所述副检测电路及所述校正模块相连；

所述副检测电路还用于将所述X射线测厚仪在所述非测量状态下的非工作射线转换为第一电信号；

所述函数确定模块用于根据所述零点标定电压及所述第一电信号确定所述强度关系函数；

所述校正模块还用于从所述函数确定模块获取所述强度关系函数。

5.根据权利要求1-4任一项所述的X射线测厚仪的在线校正装置，其特征在于，所述装置还包括：存储器；

所述存储器与所述校正模块相连，用于存储所述标定曲线。

6.一种X射线测厚仪，其特征在于，包括：X射线源、支撑架、第二主射线探测器、第二主检测电路、厚度获得模块和上述权利要求1-5任一项所述的X射线测厚仪的校正装置；

所述支撑架用于支撑所述X射线源、第二主射线探测器、第二主检测电路和所述校正装置；

所述第二主射线探测器、第二主检测电路和所述校正装置分别与所述厚度获得模块相连；

所述第二主射线探测器用于在所述X射线测厚仪测量工作状态下，接收所述校正装置分割出的工作射线；

所述第二主检测电路用于将所述第二主射线探测器接收的工作射线转换为电信号，并发送给所述厚度获得模块；

所述厚度获得模块用于根据所述校正装置修正的标定曲线以及所述第二主检测电路发送的电信号，得到被测物体的厚度。

7.根据权利要求6所述的X射线测厚仪，其特征在于，所述支撑架为C型架。

8.根据权利要求6或7所述的X射线测厚仪，其特征在于，所述测厚仪还包括：显示模块；

所述显示模块与所述厚度获得模块相连，用于显示所述厚度获得模块得到的被测物体的厚度。

9.一种X射线测厚仪在线校正方法，其特征在于，包括：

在X射线测厚仪测量过程中，将X射线分割为工作射线和非工作射线，所述工作射线用于测量被测物体的厚度，所述非工作射线用于获取所述X射线的强度；

根据所述非工作射线监测所述X射线的强度；

当所述X射线的强度变化超过阈值时，修正标定曲线，其中，所述标定曲线为所述工作射线与被测物体的厚度之间的关系曲线。

10.根据权利要求9所述的X射线测厚仪在线校正方法，其特征在于，根据所述非工作射线监测所述X射线的强度，包括：

通过将所述非工作射线转换为电信号监测所述X射线的强度。

11.根据权利要求10所述的X射线测厚仪在线校正方法，其特征在于，当所述X射线的强度变化超过阈值时，修正标定曲线，包括：

当所述非工作射线转换得到的电信号的变化超过所述阈值时，根据所述工作射线与非工作射线的强度关系函数，以及根据所述工作射线的零点标定电压，修正所述标定曲线，其中，所述零点标定电压为确定所述强度关系函数时，所述工作射线全辐射时对应的电压值。

12.根据权利要求11所述的X射线测厚仪在线校正方法，其特征在于，确定所述强度关系函数，包括：

将所述X射线测厚仪在非测量状态下的工作射线转换为电信号，所述电信号的电压为所述零点标定电压；

将所述X射线测厚仪在所述非测量状态下的非工作射线转换为第一电信号；

根据所述零点标定电压及所述第一电信号确定所述强度关系函数。