CN105758345B - 一种在线测量带钢镀层厚度的x射线荧光成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在线测量带钢镀层厚度的X射线荧光成像装置。其技术方案是：X光管(13)与高压电源(1)连接，发射X光；前束光器(12)设置在X光管(13)与带钢(8)间，将X光转换为薄扇形X光束(3)；滤光片(11)设置在带钢(8)与后束光器(10)间，吸收铁荧光干扰；后束光器(10)设置在滤光片(11)与线阵探测器(4)间，减少来自非竖直方向散射线的干扰。前述装置封装在玻璃钢保护罩(2)内。线阵探测器(4)接收竖直方向锌荧光信号(9)并成像；图像处理计算机(5)与线阵探测器(4)连接，接收线阵探测器(4)采集的图像并进行数据处理与计算，获得镀锌层的测量结果。

Description

一种在线测量带钢镀层厚度的X射线荧光成像装置
技术领域
本发明涉及在线测量带钢镀层厚度技术领域，特别是涉及一种在线测量带钢镀层厚度的X射线荧光成像装置。
背景技术
冷轧热镀锌处理线、电镀锌处理线的镀锌层厚度测量及控制是处理线生产高质量产品和成本控制的重要环节之一。
目前大多数处理线投入使用的镀层测厚仪均为国外公司的产品。尽管这些系统拥有相对成熟的技术和先进的方法，各个进口系统针对滤光片和电离室采取了多种技术措施和独特设计，但性能仍需进一步提升，主要存在的问题有：一、由于测厚仪校正不准，在线测量结果与实验室离线检测的结果不一致。国内企业在线锌层测厚仪的测量结果不参与闭环控制，仅进行结果显示。二、测量仪采用三点式测量法，该方式存在取样以点带面、锌层厚度数据误差较大，以及测量线速度低的明显缺点。三、进口系统备件费用昂贵(是国产化产品的3倍)，同时技术培训与服务费用高昂、效率低，严重影响生产率。
发明内容
本发明旨在克服现有带钢镀层厚度测量方式的缺陷，目的是提供一种生产效率高、探测精度高、可靠性强、成本低的在线测量带钢镀层厚度的X射线荧光成像装置。
本发明所采用的技术方案是：采用前束光器将X射线源转换为薄扇形X射线束。所述薄扇形X射线束以小于全反射临界角的低角度照射于带钢表面，照射范围为1mm×Lmm(L为带钢宽度)。带钢表面将入射X射线束几乎全反射掉，只有很少一部分进入带钢产生X射线荧光。所述X射线荧光经过滤光片和后束光器分别滤除铁荧光和非竖直方向荧光的干扰。再使用探测器在距带钢小于5mm的近距离以线阵扫描方式对极窄光带上产生的竖直方向X射线荧光成像。采集到的图像由计算机进行图像预处理再数值量化，最终经过与标准板对应荧光图像比较得出带钢镀层厚度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用扇形X射线光源与线阵扫描相机的技术框架。X射线由射线管射出经前束光器后由点光源转换为扇形光源照射钢板的一行，再通过线阵探测器对钢板逐行扫描。该技术框架相比目前基于X射线点源和电离室探测器的探测系统，有效探测区域和探测效率均有所提高。2、将全反射X射线荧光成像技术应用到钢板表面锌层测量。全反射X射线荧光分析能减少X射线高能散射对探测结果的影响，降低探测系统检出限，提高探测系统精度。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为本发明的成像原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
X光管13与高压电源1连接，X射线经X射线管13产生后，采用前束光器12将X射线由点源转换为薄扇形X射线束3。所述薄扇形X射线束3以小于全反射临界角的低角度16照射于带钢8表面，照射范围为1mm×Lmm(L为带钢宽度)。带钢8表面将X射线束15几乎全反射掉，只有很少一部分进入带钢产生X射线荧光。所述X射线荧光经过滤光片11和后束光器10分别滤除铁荧光和非竖直方向荧光的干扰。再使用探测器4在距带钢小于5mm的近距离以线阵扫描方式对极窄光带上产生的竖直方向X射线荧光9成像。采集到的图像由图像处理计算机5进行图像预处理再数值量化，数据计算服务器6通过接收图像处理计算机5处理过的图像并与标准厚度图像对比计算，得到镀锌层厚度，技术人员通过控制台计算机7进行装置参数设置和读取检测结果。
设备可安装在两转向辊14之间，也可直接安装在转向辊14或张力辊上方。由于带钢在辊上的抖动更小，因此可以获得更高的测量准确性。
本具体实施方式具有以下优点：
1、采用扇形X射线光源3与线阵扫描相机4的技术框架。X射线由射线管射出经前束光器12后由点光源转换为扇形光源3照射带钢8的一行，再通过线阵探测器4对带钢8逐行扫描。该技术框架相比目前基于X射线点源和电离室探测器的探测系统，有效探测区域和探测效率均有所提高。
2、将全反射X射线荧光成像技术应用到钢板表面锌层测量。全反射X射线荧光分析能减少X射线高能散射对探测结果的影响，降低探测系统检出限，提高探测系统精度。

Claims (1)

1.一种在线测量带钢镀层厚度的X射线荧光成像装置，其特征在于：所述成像装置包括：高压电源、X射线管、前束光器、滤光片、后束光器、X射线线阵探测器、图像处理计算机、数据计算服务器以及控制台计算机，所述X射线管与高压电源连接；采用前束光器将X射线源转换为薄扇形X射线束，使得X射线的照射范围由带钢上的一点扩展成宽度近带钢全宽的极窄光带，再使用X射线线阵探测器以线阵扫描方式对极窄光带上产生的X射线荧光成像，采集到的图像由图像处理计算机进行图像预处理再数值量化，最终经过与标准板对应荧光图像比较得出带钢镀层厚度，技术人员通过控制台计算机进行装置参数设置和读取检测结果；所述前束光器安装在X射线管的出光口，其狭缝开口位于所述前束光器的侧面且面向X射线线阵探测器，所述后束光器安装在滤光片与X射线线阵探测器之间，其狭缝开口位于所述后束光器的底面且面向带钢，所述薄扇形X射线束以小于全反射临界角的低角度照射于带钢表面，照射范围为1mm×Lmm，其中L为带钢宽度，带钢表面将入射X射线束几乎全反射掉，只有很少一部分进入带钢使锌元素和铁元素激发，X射线线阵探测器与带钢的垂直距离小于5mm。
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