CN86209739U - 改进型的双光束x射线测厚仪 - Google Patents

Abstract

一种改进型双光束X射线测厚仪，采用标准片代替以往的基准楔进行厚度设定，并能实现被测板材质补偿。该测厚仪中的前置放大器采用微电流放大器和对数放大器相结合的电路，实现偏差指示的线性化。同时在设定光束中设置适当的平衡片，使两束光束完全平衡。从而使之充分发挥了双光束测量方式稳定性高、噪音低的特点，用简单的电路和小的X射线强度，实现高精度的厚度测量。

Description

改进型的双光束X射线测厚仪适用于中小型轧钢机对钢带厚度进行在线测量，也适用于其它需要进行非接触厚度测量的领域。

过去双光束X射线测厚仪一般都采用基准楔进行厚度设定，并利用电离室分别测量设定光束和测量光束的X射线强度，通过前置放大器和偏差放大器把两个电离室的电离电流之差作为厚度偏差指示出来。这种检测方法存在下列情况：1.厚度设定精度受基准楔的加工精度和楔的位置精度的限制；2.设定精度调整时互相影响，调整极为不便；3.由于钢板对射线的吸收是一种对数的关系，所以两个电离室的电离电流之差和厚度偏差并不是线性关系，因此带来约10～30％的非线性误差，并且这种误差用计算机也难以修正。4.虽然采用双光束测量方式，但两束光束并没有达到真正的平衡，所以X光管高压的变动以及波形的变化均能引起误差，双光束测量方式的特点并没有充分发挥。自从计算机在X射线测厚仪中应用以后，几乎全部采用单光束测量方式。

本实用新型的目的在于最大限度地发挥双光束测量方式的优点，即稳定性，噪音低，漂移小的特点，以最单的电路结构，组成一种改进型的高精度X射线测厚仪。

本实用新型是这样实现的，采用一个专用的前置放大器，其输出为两个电离室电离电流的对数差，它与厚度偏差直接成正比关系，再通过偏差放大器，对正负偏差灵敏度分别进行校准，使偏差指示的非线性误差降低到±1～2％。由于电离室的电离电流很小，所以前置放大器首先要将电离电流进行放大，（参看图2）然后再送往对数放大器。为了避免因为放大电离电流的两个微电流放大器所用的高值电阻温度系数不一致时所带来的零点飘移，微电流放大器放大下部电离室的电离电流i₂和电离电流之差△i，然后再把输入到对数放大器的R₁i₂和R₁△i进行叠加而得到与上部电离室电离电流成比例的信号。采用微电流放大器和对数放大器相结合图2电路，不仅R₁和R₂的温度系数不一致时不会使前置零点产生飘移，而且当关断X射线时i₁和i₂都等于零。它们的对数差变成不定值时可以利用二极管D₁把一直低于正常工作状态的电流引入对数放大器，使对数放大器仍输出为零。

本实用新型采用标准片代替以往的基准楔进行厚度设定。这样可以不受楔加工精度和楔的位置决定的限制。与通常所用的设定方法不同之点，在于厚度设定的编码电路能对被测板材质进行补偿，同时有一组设定精度调整电位器，能对标准片的公差进行修正，所以对标准片的厚度公差要求不高，但是设定精度则达到用来标定的标准板的精度。这样便保证测厚仪能够达到目前高精度X射线测厚仪的功能和测厚仪的功能和测量精度。

影响测厚仪精度的另一因素是噪音和漂移，只有降低噪音才能把设定精度调上去，本实用新型是通过适当地选择弱电流放大电路的时间常数，使X光管高压的起伏互相抵消来降低噪音，同时适当选择设定光束中的平衡片厚度，使两束光束达到真正的平衡。例如当X光管高压变化，电离电流已降到正常工作的一半时，所出现的误差仍能保持在测量范围的±0.5％以下。因此能够保证把X射线的强度降下来以后，仍然达到噪音＜±0.05％，八小时的漂移＜±0.1％的指标。

本实用新型用极简单的电路构成高精度的X射线测厚仪。因此不仅便于使用，便于维护，成本降低，价格约是进口同类产品的1％，而且长时间稳定性好，在正常使用中不必经常校正，因而也提高了测厚仪的可靠性。

本实用新型有如下附图：

图1为改进型X射线测厚仪方框图

图2为前置放大器电路的方框图

图3为厚度设定电路的方框图。

下面结合附图详细叙述本实用新型的一个实施例。

图1中X光管供电电路U₈包括管电流稳定器和管电压稳定器。管电流稳定器根据X光管电流流经电阻R所产生的压降，调整灯丝变压器T的初级电压来改变X光管的灯丝电流，从而维持X光管电流恒定。

管电压稳定器是一个可调的直流稳压电源，它输出的直流电压供给高频振盈器U₁₀，通过U₁₀麦换成频率约2KHZ，电压约12KV的方波，再经D₁～D₅和C₁～C₅所组成的倍压整流电路变成60KV左右的高压供给X光管U₇。

X光管U₇射出的X射线被分为两束，一束通过一组标准片U₄和被测板A，射入上部电离室U₁；另一束穿过平衡片B射入下部电离室U₉。U₁和U₉所产生的电离电流i₁和i₂一同送到前置放大器。

前置放大器如图2所示，微电流放大器F₁和F₂分别对△i和i₂进行放大。对数放大器由A₃和A₄以及差分对管T_r1和T_r2等组成。其一个输入端in₁同时接到V₁和V₂，另一个输入端则联到V₂上。这样当高阻R₁＝R₂时对数放大器实现Vovt＝Kei₁／i₂的运算。根据物质对射线吸收的公式，便可得到与厚度偏差△X（设定厚度和被测板实际厚度之差）成比例的关系。

前置放大器U₂的输出经偏差放大器放大以后，便变成标准的电压信号，可以利用指示表M直接指示厚度偏差△X。

测量不同厚度的被测板，首先由厚度开关K设定被测板的目标厚度，然后由厚度设定电路U₆转换成一组标准片的编码。厚度设定电路如图3所示。利用放大器F₅把设定厚度转换成电压Vs，由模拟——数字转换器ADC转换成数字量，控制标准片驱动机构U₅并驱动标准片U₄。从而使被测板与标准片的厚度总和总是等于平衡片的厚度。

ADC的输出同时控制一组模拟开关AS，AS接通相应的设定精度调整电位器Wn，并输出电压Vf，放大器F₆把Vs与Vf之差△V＝Vs－Vf送到偏差放大器，改变偏差放大器的输出。这样可以省去0.1mm或0.05mm以下的标准片的加工和测量上的麻烦。

整个测厚仪只用了四块印刷线路板：U₂、U₃、U₆、U₈，控制部分装在一个480×180×400的标准的操作箱内。测量头部装有X光发生器，设定机构（U₄和U₅等），以及上下部电离室等。操作箱内还有外接偏差指示和外接记录仪的输出端子。

仪器的测量范围0～2mm，也可扩展到5mm，设定误差＜±1μm，噪音＜±1μm，漂移＜±1μm／8小时。

Claims (3)

1、一种改进型双光束X射线测厚仪，其特征在于：

a)、前置放大器采用微电流放大器和对数放大器相结合的电路实现偏差指示的线性化；

b)、用标准片代替基准楔进行厚度设定，同时能通过材质补偿电位器实现被测板材质补偿；

c)、在设定光束中设置适当厚度的平衡片，使两束光束完全平衡。

2、根据权利要求1所述的测厚仪，其特征在于前置放大器中的两个微电流放大器F₁和F₂分别把上部电离室电流i₁和下部电离室的电离电流i₂之差△i＝i₁－i₂，以及i₂加以放大，然后通过对数放大器求得i₂和i₂的对数差，用这种电路来保证前置放大器零点的稳定性。

3、根据权利要求1所述的测厚仪，其特征在于厚度设定电路设置一组设定精度调整电位器，能对标准片的公差进行修正，而且互不发生影响。

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