CN1378067A - 多点测厚计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能对被测定物在宽度方向上进行电离箱的放射线灵敏度的差值小且精度高的板厚测定的多点测厚计。其中,配置在检测部(2)内的电离箱(5)相对于被测定物(4)的流动方向,沿顺时针方向或反时针方向转动。由此,可以使在现有技术的电离箱的配置中存在的对于放射线灵敏度低的区域即不敏感带消失,从而可以连续且高精度地进行被测定物(4)的宽度方向上的测定。

Description

多点测厚计

技术领域

本发明涉及用放射线以非接触的方式测定被测定物厚度的多点测厚计。

背景技术

近年来，随着钢铁工业中的压延形状控制的要求的提高，寻求更适用于控制的板状测定器。在现有技术中，板宽度方向厚度测定用扫描式厚度计等进行，但因为被测定物在厚度测定中还大部分是在连续移动中，所以不能其原样求出板的形状。因此在多数情况下，除了使用扫描式厚度计外还引入测定板中心的厚度计，根据由此得到的数据进行修正而求出板形状。

现在参照图15说明多点测厚计。在“”形架1的上侧配置检测部2，使检测部与水平配置的板状被测定物4的板方向上下隔开微小距离对置，在下侧配置发生器3。检测器2的输出信号输送给厚度计算器7。检测部2和发生器3固定在“”形架1上。在检测部2内与被测定物2的宽度方向平行地配置多个圆筒状的电离箱5，这些电离箱检测从发生器3输出的扇形状的放射线，电离箱5的形状是圆筒状，在其中心部和端部对放射线的灵敏度存在大的差别，下面用图16～图18对此进一步进行说明。

图16是表示电离箱5与被测定物4的位置关系的斜视图。从发生器3输出的扇形的放射用虚线表示。图17是表示从电离箱5的正上方看的形状的AA′的箭头视图。电离箱5如图17所示那样相对于被测定物平行地配置。因为电离箱5的端部的灵敏度比中心部的低所以被测定物4的高斑点(缺陷)的检出是困难的。

图18中示出了在将电离箱5相对于被测定物平行配置情况下的灵敏度分布。如图18所示，由于电离箱5的灵敏度低不能进行精度高测定的不灵敏带周期性存在，从而不能得到宽度方向的连续的厚度值。

虽然也要求提高能以高分辨率·高精度测定边缘部的装置，但是在现有技术的多点计量厚度计中，不能在对电离箱与电离箱之间存在的放射线的灵敏度低的区域(以后稳不灵敏带)内进行精度高的测定，因此得到连续的边缘形状是困难的。

发明内容

如上所述，在多点测量厚度计中，虽然测定位置的板厚通过把在电离箱的高度方向入射的放射线量的总和平均化而变换成板厚，但因为电离箱是圆筒状，所以中心部对放射线的灵敏度最高，灵敏度随着靠近两端而下降。

因此，在测定点正好是不灵敏带时，电离箱的高度方向上的整个区域就变成为所谓不灵敏带。因此在该位置上灵敏度明显下降，而产生在被测定物的宽度方向上的板厚测定时测不出来的位置。

另外，在进行距被测定物的边缘部的任意位置的厚度测定时，从宽度计等的外部装置将被测定物的宽度值输入给计算器，通过与测定物的蛇行量比较后，利用移动装置使多点测量厚度计移动进行测定，但在转向架移动到目标位置之前不能进行在目标位置的特定。

另外，在电离箱相邻配置的情况下，因为来自相邻的电离箱的放射线入射到电离箱中，存在边缘部的精度下降，分辨率下降等测量结果不良的危险。

本发明正是考虑以上问题提出的，其目的是提供一种通过减少与测定位置有关的放射线灵敏度的差值，可进行比较精确的宽度方向测定的多点测厚计。

为了达到上述目的，按照本发明的第一方面的多点测厚计，具有放射线源、电离箱，并配置有获得与从上述放射线源放射后透过被测定物入射的放射线的大小有关的输出信号的检测单元、和根据该检测单元的输出信号计算上述被测定物厚度的计算单元，上述电离箱相对于上述被测定物的流动方向可以任意角度旋转地配置起来。

按照本发明的上述多点测厚计，可以消除在现有技术中的电离箱的配置中存在的不灵敏带的部分，可以连续和高精度地进行被测定物厚的宽度方向测定。

按照本发明的第二方面的多点测量计，上述计算单元输入由测定上述被测定物测的宽度的测定单元测定的宽度值，计算上述被测定物的边缘位置或中心位置，可以根据上述检测器的输出信号计算的厚度，确定离上述被测定物的边缘位置或中心位置的位置。

按照本发明的第三方面的多点测厚计，上述计算单元输入来自检测上述被测定物的边缘的单元的输出信号，计算上述被测定物的边缘位置，可以根据上述检测单元的输出信号计算的厚度确定离上述被测定物的边缘位置的位置。

按照本发明的第四方面的多点测厚计，上述计算单元输入来自外部装置的中心偏差量，计算上述被测定物的中心位置，可以确定就根据上述检测单元的输出信号计算的厚度确定离上述测定物的中心位置的位置。

按照本发明的第五方面的多点测厚计，上述电离箱配置在包含目标测定位置的规定范围的位置上，上述计算单元输入来自测定上述被测定物宽度的测定单元或检测上述被测定物的检测单元或外部装置的输出信号，求出上述被测定物的蛇行量，同时，求出用于根据多个测定位置的厚度值计算测定位间的厚度值的插补函数，根据上述插补关系计算离开上述目标测定位置的上述蛇行量的偏离的位置的厚度值。

按照本发明第五方面，即使在被测定物从目标测定位置偏离的情况下，也能连续地测定厚度。

按照本发明的第六方面的多点测厚计，上述电离箱是放射线从圆筒的侧面入射的结构，利用上述电离箱的全长和与上述电离箱侧壁的壁厚乘以安全系数求出的不敏感带的值，确定使上述不敏感带消失时，相对于上述被测定物的流动方向的上述电离箱的转动角度。

按照本发明的第七方面的多点测厚计，是放射线从圆筒的侧面入射的构造，利用上述电离箱的全长、上述电离箱内径和相对于上述电离箱中心部的气体量的比求出的不敏感带的值，确定使上述不敏感带消失时，相对于上述被测定物的流动方向的上述电离箱的转动角度。

按照本发明的第八方面的多点测厚计，是放射线从圆筒的侧面入射的结构，利用上述电离箱的全长、上述电离箱外径和气体充满系数求出的不敏感带的值，确定使上述不敏感带消失时，相对于上述被测定物的流动方向的上述电离箱的转动角度。

按照本发明的第九方面的多点测厚计，在上述第一到八方面中，在相邻的两个电离箱之间插入门槛值板。

按照本发明的第九方面，可以不受从相邻电离箱入射的散射线的影响，从而可以进行没有分辨率下降等的对测定结果有不良影响的精确测定。

附图说明

图1是表示根据本发明第一实施方式的多点测厚计构成的正面图。

图2是表示第一实施方式中的电离箱配置的斜视图。

图3是表示从图2中的电离箱的正上方看到的状态的沿AA′箭头的视图。

图4是表示第一实施方式中的电离箱的宽度方向的灵敏度分布图。

图5是表示根据本发明第二实施方式的多点测厚计构成的图。

图6是表示根据本发明第三实施方式的多点测厚计构成的图。

图7是表示根据本发明第四实施方式的多点测厚计构成的图。

图8是表示根据本发明第五实施方式的多点测厚计构成的图。

图9是表示在第五实施方式中，目标测定在实际的测定位置彼此之间的情况下通过插补目标测定位置的板厚度值求出的曲线的图。

图10是表示在第五实施方式中，被测定物蛇行情况下通过插补目标测定位置的板值求出的曲线图。

图11是用于说明确定本发明第六实施方式中的电离箱的旋转角度的方法的图。

图12是用于说明利用本发明第六实施方式中的电离箱内径，相对电离箱中心部的气体量比等来确定电离箱的旋转角度的方法的图。

图13是用于说明利用本发明的第六实施方式中的电离箱外径，气体充满系数等来确定电离箱的旋转角度的方法的图。

图14是表示根据本发明的第七实施方式的多点测厚计的主要部分构成的图。

图15是表示现有技术例的构成的主视图。

图16是表示现有技术例中的电离箱的配置的斜视图。

图17是表示在图16中从电离箱的正上方看的状态的沿AA′箭头的视图。

图18是表示就现有技术例中的电离箱的宽度方向的灵敏度分布的图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。在以下的图中，包括表示现有技术中的图，相同附号表示同一部分或相对应的部分。

(第一实施方式)

下面参照图1～图4说明本发明的第一实施方式。

在图1中，为了能测定板状被测定物4的板厚，通过多点测厚计移动装置6沿“”形架上的宽度方向移动操作。在“”形架1上，在下侧固定发生器3，在上侧固定检测部2。在检测部2内配置电离箱5。

从发生器3输出的放射线透过被测定物入射到电离箱。入射的放射线使封入电离箱5内的气体发生光电吸收，而发生康普顿散射，通过电子对生成等作用使气体电离，这时发生的电荷通过加在电极间的电场被引向电极，在电极上重新结合恢复为中性原子。这时流出来的电流变成检测部2的输出信号，经A/D变换后，输送给厚度计算器7，变换成被测定物4的厚度值。

在现有技术例中，如上所述，由于使电离箱5相对于被测定物平行配置，而周期性地存在不敏感带，因此不能得到宽度方向的连续的厚度值。因此，在本实施方式中改变电离箱5的配置以使灵敏带消除。

图2是表示本实施方式中的电离箱5与被测定物4的位置关系的斜视图。用虚线表示从发生器3输出的扇形上的放射线。图3是表示从电离箱5的正上方看的状态的沿箭头方向的视图。将电离箱构成为如图3所示那样，相对于被测定物4斜着配置的结构。这样，可以通过使电离箱5配置成，在从被测定物4的正上方看到的平面上，相对于被测定物4的流动方向在顺时针方向或反时针方向转动任意角度的状态下，来使在现有技术的电离箱的配置中存在的不灵敏带的部分消失，从而可以连续且精确地进行被测定物4宽度方向的测定。

在图4中，示出了使电离箱5相对于被测定物4的流动方向沿顺时针方向或反时针方向的实施方式的灵敏度分布。如从图中所看到那样，在补充测定物4的板宽度方向可以得到一定以上的灵敏度。因此在被测定物4的局部上有高斑点(缺陷)的情况下，也能容易地检测出该缺陷。

(第二实施方式)

图5是表示本发明的第二实施方式的构成的图。在该实施方式中，厚度计算器7在与第一实施方式的情况同样地，根据检测器2的输出信号计算被测定物4的厚度值的同时，输入由宽度计8测定的板宽值并计算被测定物4的板边缘位置或板中心位置。

因此计算器7可以根据检测器2的输出信号计算的厚度，确定被测定物4的板边缘位置或离板中心的位置。

(第三实施方式)

图6是表示本发明第三实施方式的构成的图。在该实施方式中，厚度计算器在与第一实施方式的情况相同地，根据检测部2的输出信号计算被测定物4的厚度值的同时，输入由边缘检测器9检测的信号，计算被测定物的板边缘位置。

因此计算器7可以根据检测器2的输出信号计算的厚度，确定离被测定物板边缘的位置。

(第四实施方式)

图7是表示本发明的第四实施方式构成的图。在本实施方式中，厚度计算器7在与第一实施方式的情况同样地，根据检测器2的输出信号计算被测定物4厚度的同时，从上位计算机等的外部装置10输入板中心偏移量计算板中心位置。

因此，计算器7可以根据检测器2的输出信号计算的厚度，确定离被测定物4的板中心位置的位置。

(第五实施方式)

图8～图10是说明本实施第五实施方式的图。

图8是表示为了把第一实施方式那样构成的多点测厚计，用于测定离开被测定物4的边缘部任意距离的目标位置的板厚时的构成。为了使多点测厚计测定离开被测定物4的边缘任意距离的目标位置，把电离箱5配置在以该位置为中心的规定范围的位置上，以测定板厚。

厚度计算器7根据检测器2的输出信号，求出在目标测定位置附近的规定范围的多个测定位置上的板厚值11、12、13，并且根据来自宽度计8或边缘检测器9的轴信号求出边缘位置时，如图9所示，在使板厚值11、12、13在与从各个边缘位置到测定位置的距离对应的位置上作图，通过把这些板厚测定结果用插补函数14连接起来，可以曲线化。即使目标测定位置处在实际测定位置的彼此之间的情况下，通过插补函数14也能求出离边缘位置任意距离15的目标测定位置的板厚值16。

另外，大部分是被测定物在被穿过板出现时，边沿宽度方向蛇行边出现的情况。把表示来自宽度测量仪8或边缘检测器9或外部装置10等的板宽或边缘位置或中心偏移量(蛇行量)等的输出信号输入给厚度计算器7，计算被测定物4的蛇行量。然后用插补函数连接目标测定位置附近的板厚测定结果，如图所示那样曲线化。也就是说，用插补函数20连接在目标测定位置的板厚值17和在附近位置的板厚值18、19。在利用宽度计8等得到的边缘位置计算出偏移量即蛇行量21的情况下，根据插补函数20求出板厚值22。通过把该值作为目标测定位置的板厚值，即使被测定物偏移目标时也能连续地测定板厚。

(第六实施方式)

图11～图13是说明本发明第六实施方式的图。对电离箱5的放射线的灵敏度与电离箱5内的气体量成比例。在电离箱5端部因气体量少而灵敏度低，在电离箱5的侧壁部分对放射线的灵敏度消失。

在本实施方式中，是电离箱5从圆筒的侧面入射放射线的构造，如图11所示，相对于被测定物的流动方向确定能使该不灵敏带消失的电离箱5的转动角度α。

首先，作为确定转动角度α的第一方法，可以用电离箱的全长和通过把电离箱侧壁的壁厚与安全系数相乘求出的不灵敏带的值求出。也就说，在设电离箱5的全长为2L，电离箱侧壁的壁厚t与安全系数相乘求出的不灵敏带11的值(＝t·γ)的情况下，把不敏感带变成消失状态时，相对于被测定物4的流动方向的电离箱5的转动角度α，作为α＝tan^-1(T/L)求出。安全系数为任意的常数(例如2)。

接着，作为确定转动角度α的第二方法，可以用电离箱的全长，电离箱的内径和通过用相对电离箱中心部的气体量比求出的不敏感带的值求出。如图12所示，设相对于电离箱5的中心部O的气体量比为c的位置是成为与不灵敏带11的边界的位置，设通过中心部O的水平线上的该位置为B。也就是说，当设电离箱内径为2r时，设从位置B到其上方的内壁位置C的距离为l₁，则位置B变成l₁＝c·r的位置。另外在图中，设中心部O的上方内壁的位置为A，从中心部O到位置B的距离为“t”，从位置B到其水平方向的内壁的位置D的距离为t′，则OA与OC夹的角度为β。

在此l₁＝c·r，从图中可知，因l₁＝rcosβ，所以c＝cosβ。因此，为给出相对于电离箱中心部的气体量比c的数，则可以求出角度β。另外从图中可知，因为t″＝rsinβ，所以不灵敏带11的值T可按下述方法求出。

[式1]

T＝t+t′

＝t+(r-t″)

＝t+r(1-sinβ)

于是，根据这样求出的不灵敏带11的值T和电离箱的全长2L，可以把不灵敏带消失时，相对于被测定物4的流动方向的电离箱5的转动角度α作为α＝tan^-1(T/L)来求出。另外，相对于电离箱中心部的气体量比c可以是任意的常数(例如0.5)。

另外，作为第三种方法，可以由利用电离箱的全长，电离箱外径和气体充满系数(气体充满的有效直径系数)求出的不灵敏带的值求出。设电离箱外径为2R时，如图13所示，通过电离箱5的中心部O的水平线上，把离开中心部O的距离，即电离箱外径的一半的值R与气体充满系数c′相乘后的值的位置E作为不灵敏带11的边界，按照下述方法求出不灵敏带11的值T。

[式2]

T＝R-c′R

＝R(1-c′)

然后可以根据这样求出的不灵敏带11的值T和电离箱5的全长2L，不灵敏带消失时，把相对于被测定物的流动方向的电离箱5的转动角度α作为α＝tan^-1(T/L)求出。另外，气体充满系数c′可以为任意常数(例如0.7～0.8左右的值)。

(第七实施方式)

图14是说明本发明第七实施方式的图。如第一至第六实施方式所述，在使多个电离箱5相邻配置时，因为在电离箱5上除了从发生器3放射的放射线以外，还入射来自相邻的电离箱5的散射线13，所以使边缘部的精度下降，分辨率下降等对测定结果产生不良影响。

在该实施方式中，为了减少这样的放射线13的影响而在相邻电离箱5之间配置门槛值板12。

把门槛值板12的厚度设定为能充分吸收散射线的厚度，门槛值板12的长度和高度分别在电离箱5的长度、高度以上。

门槛值板12的材料可以用不锈钢(例如SUS304)，但只要是能吸收散射线的材料就行，没有其它限制，例如可以用钨、铅等。

另外，线吸收系数越大的材料，板厚可以做得越薄。

另外，如上所述，在用门槛值板12的情况下，不灵敏带消失时，相对于被测定物4的流动方向的电离箱5的转动角度α’，设门槛值板12的板厚为t₂时，可以用(T+0.5t₂)代替第六实施方式中的T，作为α′＝tan^-1{(T+0.5t₂)/L}求出。

如上所述，按照本发明，通过使电离箱配置成相对于被测定物的流动方向沿顺时针方向或反时针方向转动，来减少放射线灵敏度低的区域减少，从而可以获得在整个测定区域上灵敏度变化小的多点测厚计，在被测定物局部上存在高斑点(缺陷)时也能容易地检测出。

另外，根据输入信号求出蛇行量，然后使其适用于插补各测定位置之间的函数，可以与由被测定物的蛇行引起的目标测定位置的偏移相对应，从而可以连续地进行目标测定位置附近的测定。

Claims (9)

1、一种多点测厚计，其特征在于：具有放射线源、电离箱，并配置有获得与从上述放射线源放射后透过被测定物入射的放射线的大小相关的输出信号的检测单元、和根据该检测单元的输出信号计算上述被测定物厚度的计算单元，上述电离箱相对于上述被测定物的流动方向可以任意角度旋转地配置起来。

2、如权利要求1所述的多点测厚计，其特征在于：上述计算单元输入由测定上述被测定物宽度的测定单元测定的宽度值，计算上述被测定物的边缘位置或中心位置，可以根据上述检测单元的输出信号计算的厚度确定离上述被测定物的边缘位置或中心位置的位置。

3、如权利要求1所述的多点测厚计，其特征在于：上述计算单元输入来自检测上述被测定物的边缘的单元的输出信号，计算上述被测定物的边缘位置，可以根据上述检测单元的输出信号计算的厚度确定离上述被测定物的边缘位置的位置。

4、如权利要求1所述的多点测厚计，其特征在于：上述计算单元输入来自外部装置的中心偏差量，计算上述被测定物的中心位置，可以根据上述检测单元的输出信号计算的厚度确定离上述测定物的边缘位置的位置。

5、如权利要求1所述的多点测厚计，其特征在于：上述电离箱配置在包含目标测定位置的规定范围的位置上，上述计算单元输入来自测定上述被测定物宽度的测定单元或检测上述被测定物的检测单元或外部装置的输出信号，在求出上述被测定物的蛇行量同时，求出用于根据多个测定位置的厚度值计算测定位置间的厚度值的插补函数，根据上述插补关系计算离开上述目标测定位置的上述蛇行量偏离的位置的厚度值。

6、如权利要求1所述的多点测厚计，其特征在于：上述电离箱是放射线从圆筒的侧面入射的结构，利用上述电离箱的全长和与上述电离箱侧壁的壁厚乘以安全系数求出的不敏感带的值，确定使上述不敏感带消失时，相对于上述被测定物的流动方向的上述电离箱的转动角度。

7、如权利要求1所述的多点测厚计，其特征在于：是放射线从圆筒的侧面入射的构造，利用上述电离箱的全长、上述电离箱内径和相对于上述电离箱中心部的气体量的比求出的不敏感带的值，确定使上述不敏感带消失时，相对于上述被测定物的流动方向的上述电离箱的转动角度。

8、如权利要求1所述的多点测厚计，其特征在于：是放射线从圆筒的侧面入射的结构，利用上述电离箱的全长、上述电离箱外径和气体充满系数求出的不敏感带的值，确定使上述不敏感带消失时，相对于上述被测定物的流动方向的上述电离箱的转动角度。

9、如权利要求1至8中的任一项所述的多点测厚计，其特征在于：在相邻的两个上述电离箱之间插入门槛值板。

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