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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungsdickenmessvorrichtung, bei der eine Strahlung (radioaktiver Zerfall), die durch ein radioaktives Isotop oder von einem Röntgenstrahlgenerator erzeugt wird, auf einen Messgegenstand, wie zum Beispiel ein Stahlblech, gerichtet wird und die Dicke des Messgegenstandes aus der Strahlungsmenge berechnet wird, die durch den Messgegenstand transmittiert wird, und betrifft insbesondere ein Dickenmessverfahren, bei dem der Messgegenstand in Richtung der optischen Achse der angewendeten Strahlung bewegt wird.
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HINTERGRUND
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Zum Messen der Dicke eines Stahlbleches in einer Walzlinie oder Förderleitung für ein Stahlblech, wie zum Beispiel ein dickes Stahlblech oder ein dünnes Stahlblech, wird herkömmlich eine Strahlungsdickenmessvorrichtung verwendet, wie zum Beispiel eine γ-Strahlungs-Dickenmessvorrichtung, die ein radioaktives Isotop einsetzt, oder eine Röntgenstrahlungsdickenmessvorrichtung, die einen Röntgenstrahlgenerator einsetzt.
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Mit einer solchen Strahlungsdickenmessvorrichtung besteht eine Grenze in dem Maße, in dem die räumliche Auflösung verbessert werden kann, da der Durchmesser des Strahls der Strahlung, der auf den Messgegenstand gerichtet ist bzw. mit dem der Messgegenstand bestrahlt wird, vergleichsweise groß ist. Außerdem verhängt das Gesetz Vorgaben in Bezug auf die Handhabung und die Behandlung des Strahls der Strahlung. Folglich wird im Fall eines dicken Stahlbleches auch eine Laserdickenvorrichtung eingesetzt, wobei Abstandsmessvorrichtungen, die Laserstrahlen einer hohen räumlichen Auflösung einsetzten, an oberen und unteren Armabschnitten eines C-Form-Rahmens bereitgestellt werden, welche das Stahlblech von der vertikalen Richtung umschließen, wobei die Dicke aus Änderungen des Abstandes dieser zwei Abstandsmessvorrichtungen gemessen wird.
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Die Dickenmessgenauigkeit des Stahlbleches ist entscheidend bei der Qualitätsgarantie des Stahlblechprodukts und der Sicherstellung des Gewinns. In einer Walzlinie oder einer Förderleitung ist das Stahlblech jedoch Formänderungen unterworfen, wie zum Beispiel der vertikalen Bewegung des Bleches und Verwerfungen oder Verformungen unter der Eigenlast: diese führen zu Grenzen bei der Verbesserung der Genauigkeit.
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Wenn sich zum Beispiel in einer Strahlungsdickenmessvorrichtung das Stahlblech bezüglich der Referenzebene (im Folgenden als die Durchgangsebene bezeichnet) zur Förderung des zu fördernden Stahlblechs bewegt, d. h., wenn sich das Stahlblech in eine Richtung senkrecht zu der Durchgangsebene bewegt, ändert sich die Streukomponente der durch das Stahlblech gehenden Strahlung, mit dem Ergebnis, dass Messfehler erzeugt werden.
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Als ein Verfahren zur Korrektur eines Messfehlers, der durch eine Schiefstellung des Stahlbleches in die Förderrichtung mit Bezug auf die Durchgangsebene des Stahlbleches erzeugt wird, gibt es auch das Verfahren zur Messung der Dicke, bei dem die Dickenmessgenauigkeit durch eine Erfassung der Schiefstellung des Stahlbleches durch den Einsatz einer Laserabstandsmessvorrichtung verbessert wird. Ein Beispiel ist in der veröffentlichten
Japanischen Patentanmeldung Tokkai 2007-263819 (im Folgenden als Patentreferenz 1 bezeichnet) offenbart.
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Im Allgemeinen werden in einer Stahlblech-Walzlinie oder Förderleitung davon Verwerfungen oder Verformungen unter der Eigenlast usw. an dem vorderen oder hinteren Ende des Stahlbleches erzeugt, das gefördert wird; Separat davon wird in dem mittleren Abschnitt hauptsächlich ein Schütteln bzw. Rütteln in vertikaler Richtung erzeugt.
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In einer Strahlungsdickenmessvorrichtung besteht ein Problem darin, dass ein Messfehler erzeugt wird, wenn eine vertikale Bewegung des Stahlbleches während der Messung erfolgt. Die Gründe dafür werden mit Bezug auf 1A und 1B beschrieben.
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1A zeigt ein Beispiel des Messfehlers (Abweichung %) mit Bezug auf die Referenzdicke für den Fall, dass sich das Stahlblech in vertikaler Richtung bezüglich der Durchgangsebene (PL – O) bewegt, welche die Referenz für die Messung darstellt, und zwar für den Fall einer Röntgenstrahlungs-Dickenmessvorrichtung unter Verwendung von Röntgenstrahlen, bei dem die Referenzdicke des Stahlbleches 0,1 mm ist, und für den Fall, bei dem diese 3,5 mm ist.
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1B zeigt ein optisches Modelldiagramm des Erfassungsabschnitts dieser Röntgenstrahlungs-Dickenmessvorrichtung. Röntgenstrahlen, die von einem Punkt in der Strahlungsquelle 1a emittiert werden, gehen durch den Messgegenstand (Stahlblech) 3 und der Bereich des Raumwinkels θm wird in einem Detektor 1b erfasst, der auf der hinteren Seite des Messgegenstandes 3 angeordnet ist.
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Wenn sich daraufhin der Messgegenstand 3 von der Durchgangsebene PL – 0 in eine Richtung nach oben zu PL + 50 bewegt, wird der Raumwinkelbereich der optischen Erfassung durch den Hauptdetektor 1b der gestreuten Strahlung von dem Punkt P1 erweitert, zum Beispiel von dem Raumwinkel θd0 zu dem Raumwinkel θd1.
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Insbesondere verändert sich die Größe der gestreuten Strahlung, die durch den Hauptdetektor 1b erfasst wird, proportional mit dem Quadrat des Abstandes zwischen dem Messgegenstand 3 und dem Hauptdetektor 1b.
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Wenn sich folglich, wie in 1A gezeigt, der Messgegenstand nach oben bewegt, wird die gestreute Strahlungskomponente, die durch den Detektor 1b erfasst wird, erhöht, mit dem Resultat, dass die Dicke des Messgegenstandes 3 reduziert erscheint, um eine Größe, die mit der Erhöhung der gestreuten Strahlungskomponente korrespondiert: die Abweichung bezüglich der Standarddicke wird somit in dem Minusrichtung ausgegeben (d. h. ist „dünner”).
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Wenn sich zum Beispiel ein Stahlblech der Stahldicke 3,5 mm um 100 mm in die Richtung des Detektors von der Durchgangsebene bei 0 mm bewegt, ist die Abweichung –1,5%.
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In diesem Zusammenhang sind als Verfahren zur Korrektur des Messfehlers, der durch ein Rütteln des Stahlblechs erzeugt wird, das Verfahren zur Durchführung einer Korrektur durch Messen der Position des Stahlblechs unter Verwendung einer Laserabstands-Messvorrichtung wie in Patentreferenz 1 offenbart und das Verfahren zur Durchführung einer Korrektur des Messfehlers, der durch ein Kippen oder eine vertikale Bewegung des Stahlbleches erzeugt wird, durch ein mechanisches Messen der Position des Stahlbleches bekannt.
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Das Verfahren zur Korrektur der Position des Stahlbleches durch Auffinden bzw. Bestimmen der Position des Stahlbleches mit einem anderen Positionsdetektor auf diese Art unterliegt jedoch dem Problem, dass ein Installationsraum gefunden werden muss zur Bereitstellung einer neuen Installation auf der Stahlblech-Förderleitung, und dem Problem, dass, da sich die Antwortzeiten der Strahlungsdickenvorrichtung und des Positionsdetektors unterscheiden, es schwierig ist, eine Korrektur durchzuführen, bei der die Messpunkte auf dem dynamisch fluktuierenden Stahlblech ausgerichtet sind.
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Ferner unterliegt das Verfahren zur Verwendung einer Laserabstandsmessvorrichtung, wie in Patentreferenz 1 beschrieben, dem Problem, dass eine solche Laserabstandsmessvorrichtung nur in einer Umgebung verwendet werden kann, in welcher der Messraum, durch den der Laserstrahl geht, sauber ist, so dass eine spezielle Umgebungsschutzausrüstung erforderlich ist, um dem Messraum zu säubern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung der obigen Probleme, wobei die Aufgabe darin besteht, eine Strahlungsdickenmessvorrichtung bereitzustellen, bei der Fehler, die durch eine vertikale Bewegung des Messgegenstandes erzeugt werden, korrigiert werden können, wodurch erreicht wird, dass eine verbesserte Messgenauigkeit erreicht wird, ohne dass eine zusätzliche Ausrüstung bereitgestellt werden muss.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, ist eine Strahlungsdickenmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wie folgt konstruiert.
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Insbesondere umfasst eine Strahlungsdickenmessvorrichtung zur Ausrichtung einer Strahlung auf einen sich bewegenden Messgegenstand und zur Messung einer Dicke eines Messgegenstandes aus der transmittierten Strahlungsmenge, die durch den Messgegenstand transmittiert wird:
- (1) einen C-förmigen Rahmen, bereitgestellt, um den Messgegenstand in einer Richtung senkrecht zu einer Durchgangsebene, entlang der der Messgegenstand befördert wird, einzuschieben;
- (2) einen Detektionsabschnitt, mit
(i) einer Strahlungsquelle, die an einem Armabschnitt bereitgestellt wird, die dem C-förmigen Rahmen gegenüberliegt;
(ii) einem Hauptdetektor zum Erfassen der transmittierten Strahlung, der in einem anderen Armabschnitt bereitgestellt ist; und
(iii) einem Nebendetektor zum Erfassen gestreuter Strahlung, die von dem Messgegenstand in einer Nähe des in einem Zentrum einer optischen Achse bereitgestellten Hauptdetektors gestreut wird, in einem Raumwinkel, der durch einen Zentralpunkt einer Bestrahlungsseite der Strahlungsquelle und einer Photodetektorseite des Hauptdetektors ausgebildet ist;
- (3) einen Berechnungsabschnitt, mit
(i) einem Korrekturberechnungsabschnitt zum vorab Speichern von Korrekturkoeffizienten, so dass eine Änderung der Ausgabe, die durch ein Anwachsen/Abfallen der durch den Hauptdetektor erfassten Strahlung erzeugt wird, und eine Änderung der Ausgabe einer durch den Nebendetektor erfassten gestreuten Strahlungskomponente übereinstimmen, und, wenn sich der Messgegenstand in Richtung der optischen Achse senkrecht zu der Durchgangsebene bewegt, zum Auswählen und Multiplizieren des Korrekturkoeffizienten wie vorstehend mit einer Ausgabe des Nebendetektors, und ferner zum Auffinden bzw. Bestimmen einer Differenz zwischen den Ausgaben des Hauptdetektors und des Nebendetektors; und
(ii) einem Dickenberechnungsabschnitt zum Auffinden einer Dicke aus einer Ausgabe des Korrekturberechnungsabschnitts;
wobei eine Änderung einer Streukomponente, wenn sich der Messgegenstand in senkrechter Richtung von der Durchgangsebene bewegt, erfasst wird und ein Messfehler in Echtzeit korrigiert wird.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, ist eine Strahlungsdickenmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner wie folgt konstruiert. Insbesondere umfasst eine Strahlungsdickenmessvorrichtung zur Ausrichtung einer Strahlung auf einen sich bewegenden Messgegenstand und zur Messung einer Dicke eines Messgegenstandes aus der transmittierten Strahlungsmenge, die durch den Messgegenstand transmittiert wird:
- (1) einen C-förmigen Rahmen, bereitgestellt, um den Messgegenstand in einer Richtung senkrecht zu einer Durchgangsebene, entlang der der Messgegenstand befördert wird, einzuschieben;
- (2) einen Detektionsabschnitt, mit
(i) einer Strahlungsquelle, die an einem Armabschnitt bereitgestellt wird, die dem C-förmigen Rahmen gegenüberliegt; und die Strahlung in eine Richtung senkrecht mit Bezug auf eine Oberfläche des Messgegenstandes richtet;
(ii) einem Hauptdetektor zum Erfassen der transmittierten Strahlung, der in einem anderen Armabschnitt bereitgestellt ist; und
(iii) einem Nebendetektor, bereitgestellt an dem einen Armabschnitt und zum Erfassen gestreuter Strahlung in einer entgegengesetzten Richtung zu einer Bestrahlungsrichtung der Strahlung, in einer Nähe eines Zentrums einer optischen Achse eines Raumwinkels, der durch einen Zentralpunkt einer Bestrahlungsseite der Strahlungsquelle und einer Photodetektorseite des Hauptdetektors ausgebildet ist;
- (3) einen Berechnungsabschnitt, mit
(i) einem Korrekturberechnungsabschnitt zum vorab Speichern von Korrekturkoeffizienten, so dass eine Änderung der Ausgabe, die durch ein Anwachsen/Abfallen der durch den Hauptdetektor erfassten Strahlung erzeugt wird, und eine Änderung der Ausgabe einer durch den Nebendetektor erfassten gestreuten Strahlungskomponente übereinstimmen, und, wenn sich der Messgegenstand in Richtung der optischen Achse senkrecht zu der Durchgangsebene bewegt, zum Auswählen und Multiplizieren des Korrekturkoeffizienten wie vorstehend mit einer Ausgabe des Nebendetektors, und ferner zum Auffinden einer Summe der Ausgaben des Hauptdetektors und des Nebendetektors; und
(ii) einem Dickenberechnungsabschnitt zum Auffinden einer Dicke aus einer Ausgabe des Korrekturberechnungsabschnitts;
wobei eine Änderung einer Streukomponente, wenn sich der Messgegenstand in senkrechter Richtung von der Durchgangsebene bewegt, erfasst wird und ein Messfehler in Echtzeit korrigiert wird.
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Mit der vorliegenden Erfindung kann ohne Bereitstellung einer neuen Installation eine Strahlungsdickenmessvorrichtung bereitgestellt werden, mit der eine Messgenauigkeit durch Korrektur von Fehlern verbessert werden kann, die durch eine vertikale Bewehung des Messgegenstandes erzeugt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A und 1B sind Diagramme zur Erläuterung von Fehlerursachen in einer herkömmlichen Strahlungsdickenmessvorrichtung;
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2A und 2B sind Konstruktionsdiagramme einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3A und 3B sind Konstruktionsdiagramme einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4A und 4B sind Konstruktionsdiagramme einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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5 ist ein optisches Modelldiagramm des Erfassungsabschnitts.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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[Erste Ausführungsform]
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Vor der Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, werden die Prinzipien der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf das optische Modelldiagramm eines in 5 gezeigten Erfassungsabschnitts beschrieben.
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In 5 sei die Ausgabe des Hauptdetektors 1b und die Ausgabe des Nebendetektors 1c Vm0 bzw. Vs0, wenn sich der Messgegenstand 3 in der Durchgangsebene (PL – 0) befindet, bei der es sich um die Messreferenzposition handelt, und die Ausgabe des Hauptdetektors 1b und die Ausgabe des Nebendetektors Vmi bzw. Vsi, wenn sich der Messgegenstand 3 an einer Position befindet, der eine Fluktuation von der Durchgangsebene (PL + i) darstellt. Die Zunahme der durch den Hauptdetektor 1b erfassten vorwärts gestreuten Strahlung und die Zunahme der durch den Nebendetektor 1c erfassten vorwärts gestreuten Strahlung sind in einer festen proportionalen Beziehung, so dass die folgende Gleichung erfüllt ist: Vm0 – Vs0 = Vmi – αi·Vsi (1) wobei αi Koeffizienten sind, die Korrekturen anwenden, so dass die Änderung der Menge der durch den Hauptdetektor 1b erfassten gestreuten Strahlung, wenn sich die Position des Messgegenstandes 3 ändert, und die Änderung der durch den Nebendetektor 1c erfassten gestreuten Strahlung offensichtlich gleich sind.
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Diese Korrekturkoeffizienten αi ändern sich in Abhängigkeit von den optischen Einstellbedingungen des Detektors, der die transmittierte Strahlung erfasst, auf Grundlage der Anordnung der Strahlenquelle 1a der Detektoreinheit, des Hauptdetektors 1b und des Nebendetektors 1c, die vorher eingestellt werden, des Materials und der Dicke des Messgegenstandes 3, und der Bewegungsgröße des Messgegenstandes 3 von der Durchgangsebene.
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Darüber hinaus ändert sich die Korrektur, die durchgeführt wird, wenn das Dickenerfassungssignal durch die rechte Seite der obigen Gleichung (1) korrigiert wird, in Abhängigkeit von der Differenz der Empfindlichkeit des Hauptdetektors 1b und des Nebendetektors 1c, und der Differenz zwischen dem Abstand von dem Streupunkt der durch den Messgegenstand 3 transmittierten Strahlung zu dem Hauptdetektors 1b und dem Abstand zu dem Nebendetektor 1c.
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Folglich wird in einer Strahlungsdickenmessvorrichtung mit einem eingestellten Hauptdetektor 1b und einem Nebendetektor 1c beim Auffinden der Korrekturkoeffizienten αi eine Dickenkalibrierung durchgeführt, bei der als Referenz die Differenz zwischen der Ausgabe Vm des Hauptdetektors 1b und der Ausgabe Vs des Nebendetektors 1c verwendet wird, wenn sich der Messgegenstand 3 in der Durchgangsebene befindet. Als Nächstes werden die Korrekturkoeffizienten αi vorher gefunden, um die Beziehung in Gleichung (1) zu erfüllen, so dass die gemessene Differenz Null ist, wenn sich der Messgegenstand 3 bewegt, und diese werden unter Verwendung des Materials und der Dicke des Messgegenstandes als Parameter tabellisiert.
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Wenn als Nächstes die Referenzblechdicke tr eingestellt wird, werden Korrekturkoeffizienten αi aus der Tabelle ausgewählt, die mit dieser Referenzblechdicke tr zusammenhängen, und die Ausgabe des Hauptdetektors 1b wird unter Verwendung dieser korrigiert und eine Dickenberechnung wird bezüglich der korrigierten Ausgabe durchgeführt.
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Als Nächstes wird die Konstruktion einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auf diesen Prinzipien basiert, mit Bezug auf 2A beschrieben. 2A ist ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung; 2B ist eine Draufsicht, welche die Anordnung des Hauptdetektors 1b und des Nebendetektors 1c zeigt.
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In 2A richtet die Strahlungsdickenmessvorrichtung 10 eine Strahlung in Richtung der z-Achse auf einen Messgegenstand 3, der sich in Richtung der y-Achse bewegt, und die Dicke des Messgegenstands 3 wird aus der Strahlungsmenge der transmittierten Strahlung berechnet, die durch den Messgegenstand hindurch geht.
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Diese Konstruktion umfasst eine Detektoreinheit 1 mit: einem Rahmen in C-Form 1d, der derart bereitgestellt ist, dass dieser Messgegenstand 3 in Richtung der z-Achse eingelegt wird, senkrecht zu der Durchgangsebene, entlang der Messgegenstand 3 befördert wird; einer Strahlungsquelle 1a, die in einem unteren Armabschnitt bereitgestellt wird und dem C-Form-Rahmen 1d gegenüberliegt; einen Hauptdetektor 1b, der in dem anderen, oberen Armabschnitt bereitgestellt ist; und einem Nebendetektor 1c, der eine gestreute Strahlung von der Strahlung, die durch den Messgegenstand 3 hindurchgeht erfasst, und der eine ringförmige Konstruktion aufweist, an der Peripherie des im Zentrum der optischen Achse bereitgestellten Hauptdetektors 1b, an dem Raumwinkel, der durch den Mittelpunkt der Emissionsseite der Strahlenquelle 1a und der Photodetektoroberfläche des Hauptdetektors 1b ausgebildet ist.
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Die Konstruktion umfasst ferner einen Berechnungsabschnitt 2 mit: einem Korrekturberechnungsabschnitt 2a, der, wenn sich der Messgegenstand 3 in die Richtung (in Richtung der z-Achse) senkrecht zu der Durchgangsebene (x–y Ebene) bewegt, die Ausgabe des Nebendetektors 1c derart korrigiert, das die Änderung der Ausgabe, die durch ein Ansteigen/Abfallen der in dem Hauptdetektor 1b erfassten Strahlung erzeugt wird, und die Änderung der Ausgabe der durch den Nebendetektor 1c erfassten Streukomponente übereinstimmen, und der die Differenz der Ausgaben des Hauptdetektors 1b und des Nebendetektors 1c findet; und einem Dickenberechnungsabschnitt 2b, der die Dicke aus der Ausgabe des Korrekturberechnungsabschnitts 2a findet.
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Als Nächstes wird eine Beschreibung der detaillierten Konstruktion der verschiedenen Abschnitte angegeben. Wenn Röntgenstrahlen als Strahlung gewählt werden, wird für die Strahlenquelle 1a ein Röntgenstrahlengenerator gewählt, der eine Röntgenröhre umfasst, wodurch die Strahlenmenge erhalten werden kann, die zum Messen der Dicke des Messgegenstandes 3 notwendig ist, und eine Hochspannungs-Stromquelle zum Bereitstellen der Spannung der Röntgenröhre.
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Auch der Hauptdetektor 1a und der Nebendetektor 1b werden so eingestellt, dass vorgegebene Erfassungsströme erhalten werden, durch den Einsatz einer Ionisationsbox (Ionisationskammer), die einfach in eine Form gegossen wird, die vergleichbar flexibel bezüglich der Formgebung und Sensitivität ist, aber resistent gegenüber Temperaturänderungen ist.
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Der Nebendetektor 1c wird so eingestellt, dass eine vorgegebene Sensitivität für gestreute Röntgenstrahlen erhalten wird, die in der Nähe des Hauptdetektors 1b durch den Messgegenstand 3 hindurch gegangen sind. Dieser Nebendetektor 1c kann mit einer einzelnen Ionisationsbox ausgebildet sind, die gestreute Strahlung in einer vorgegebenen Region in der Nähe des Hauptdetektors 1b erfasst, ist aber bevorzugt durch ein nebeneinander Anordnen einer Vielzahl von Ionisationsboxen mit einer ringförmigen Form in der Nähe des Hauptdetektors ausgebildet, da dies ermöglicht, eine Mittelwertbildung der räumlichen Variabilität der gestreuten Röntgenstrahlen durchzuführen.
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Ferner speichert der Korrekturberechnungsabschnitt 2a eine Tabelle mit voreingestellten Korrekturkoeffizienten αi, und umfasst eine Korrekturkoeffizientenschaltung 2a1, welche die Ausgabe des Hilfsdetektors 1c von dem Messgegenstand 3 und die Ausgabe der Hauptdetektors 1b mit einem ausgewählten Korrekturkoeffizienten αi multipliziert und eine Korrekturberechnungsschaltung 2a2, welche die Differenz zwischen der Ausgabe des Hauptdetektors 1b und der Ausgabe der Nebenkoeffizientenschaltung 2a1 feststellt.
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Als Nächstes führt der Dickenberechnungsabschnitt 2b eine Berechnung durch, um aus der Ausgabe der Korrekturberechnungsschaltung 2a2 mit Bezug auf die voreingestellte Dickenkalibrierungstabelle die Abweichung von der extern eingestellten Referenzblechdicke tr festzustellen.
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Der Dickenberechnungsabschnitt 2b findet die Dicke tx des Messgegenstands 3 aus der Ausgabe der Korrekturberechnungsschaltung 2a2, unter Verwendung der folgenden Gleichung: tx = 1/μ·ln((Vmn – Vsn)/(Vmx – Vsx)) (2) wobei Vmn und Vsn jeweils die Ausgabe des Hauptdetektors 1b ist, wenn kein Messgegenstand 3 vorliegt, und die Ausgabe der Korrekturkoeffizientenschaltung 2a1 nach der Korrekturberechnung der Ausgabe des Nebendetektors 1c; und Vmx und Vsx die Ausgaben des Hauptdetektors 1b und der Korrekturkoeffizientenschaltung 2a1 anzeigen, wenn ein Messgegenstand 3 vorhanden ist.
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Dann wird die Dickenabweichungsausgabe Δtx unter diesen Umständen aus der folgenden Gleichung (Ausdruck oder Formel) gefunden: Δtx = tx – tr (3)
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Es wird vermerkt, dass in der Berechnung der obigen Gleichung (1) im Allgemeinen die Ausgaben des Hauptdetektors 1b und des Korrekturberechnungsabschnitts 2b jeweils digitalisiert werden. Die Dicke tx wird mit Bezug auf die Referenzdicke tr und die Detektorausgabe der rechten Seite der Gleichung (1) gefunden, unter Verwendung einer vorher gefundenen Kalibrierungstabelle (auch als Kalibrierungslinie, Standardkurve oder analytische Kurve bezeichnet).
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Mit einer derart kalibrierten Strahlungsdickenmessvorrichtung 10 kann, wenn sich die Position des Messgegenstandes 3 vertikal in Richtung der optischen Achse bewegt, unter Verwendung der Ausgabe des Nebendetektors eine Dickenmessung mit automatischer Korrektur der Änderung des Hauptdetektors durchgeführt werden. Folglich wird eine Strahlungsdickenmessvorrichtung bereitgestellt, die in Echtzeit korrigiert wird.
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[Zweite Ausführungsform]
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Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 3A und 3B beschrieben. Bezüglich der in 3A und 3B gezeigten zweiten Ausführungsform haben Abschnitte, die gleich zu dem Fall der ersten Ausführungsform sind, die gleichen Bezugszeichen und eine weitere Beschreibung wird weggelassen. Der Unterschied zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform besteht darin, dass, wohingegen die erste Ausführungsform für gestreute Röntgenstrahlen ausgelegt ist, wobei Röntgenstrahlen, die durch den Messgegenstand 3 transmittieren, durch die Bereitstellung eines Nebendetektors 1c in der Nähe des Hauptdetektors 1b erfasst werden, im Fall der zweiten Ausführungsform der Nebendetektor 1c in einem Armabschnitt auf der gleichen Seite wie der C-Form-Rahmen 13 und die Strahlungsquelle 1a bereitgestellt wird, und ausgelegt ist, eine gestreute Strahlung zu erfassen, die in die entgegengesetzte Richtung zur Richtung der Bestrahlung der Strahlung gestreut wird, in der Nähe des Zentrums der optischen Achse des Raumwinkels, der durch den Mittelpunkt der Bestrahlungsseite der Strahlenquelle 1a und der Photodetektorseite des Hauptdetektors 1b ausgebildet ist.
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Wenn sich in diesem Fall der Messgegenstand 3 in Richtung des Hauptdetektors bewegt, wächst die gestreute Strahlungskomponente des Hauptdetektors an und andererseits wird die Ausgabe des Nebendetektors 1b erhöht. Folglich wird an Stelle der obigen Gleichung (1), in der eine Korrektur unter Verwendung von Korrekturkoeffizienten αi durchgeführt wird, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, eine Konstruktion verwendet, bei der, wie in der folgenden Gleichung (2) gezeigt, Korrekturkoeffizienten βi vorab durch das gleiche Verfahren wie die Korrekturkoeffizienten αi gefunden werden, und zur Ausgabe des Hauptdetektors 1b addiert werden: Vm0 + Vs0 = Vmi + βi·Vsi (4)
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Da sich im Fall dieser Konstruktion die Richtung des Anwachsens/Abfalls der gestreuten Röntgenstrahlen bezüglich der Bewegung des Messgegenstandes 3 im Messraum von der in der ersten Ausführungsform unterscheiden, addiert somit der Korrekturberechnungsabschnitt 2a2 die Ausgabe des Hauptdetektors 1b und die Ausgabe der Korrekturkoeffizientenschaltung 2a1, wobei die Ausgabe des Nebendetektors 1c korrigiert wurde.
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Somit findet der Dickenberechnungsabschnitt 2b die Dicke tx des Messgegenstandes 3 aus der Ausgabe der Korrekturberechnungsschaltung 2a2 aus der folgenden Gleichung (5), an Stelle der Gleichung (2) der ersten Ausführungsform: tx = 1/μ·ln((Vmn + Vsn)/(Vmx + Vsx))
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Eine derart konstruierte Strahlungsdickenmessvorrichtung ermöglicht es, dass der Installationsraum reduziert wird, wenn es nicht möglich ist, einen großen Raum oberhalb des Messgegenstandes 3 einzusetzen.
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[Dritte Ausführungsform]
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Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 4A und 4B beschrieben. Bezüglich der in 4A und 4B gezeigten dritten Ausführungsform haben Abschnitte, die gleich zu dem Fall der ersten Ausführungsform sind, die gleichen Bezugszeichen und eine weitere Beschreibung wird weggelassen. Der Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform besteht darin, dass, wohingegen die erste Ausführungsform für gestreute Röntgenstrahlen der durch den Messgegenstand 3 transmittierten Röntgenstrahlen ausgelegt ist, die durch Bereitstellung eines einzelnen ringförmigen Nebendetektors 1c in der Nähe des Hauptdetektors 1b erfasst werden, im Fall von 4B der dritten Ausführungsform ein Nebendetektor 1c1 und ein Nebendetektor 1c2 in einer konzentrischen kreisförmigen Art in der Nähe des Hauptdetektors 1b überlagert sind.
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Wenn bei dieser Konstruktion eine Messung der Dicke durchgeführt wird, unter Verwendung, als Messgegenstände, von Messgegenständen, die eine große Anzahl unterschiedlicher Produkttypen darstellen, die sich bezüglich der Streucharakteristik der von dem Messgegenstand 3 gestreuten Röntgenstrahlen extrem unterscheiden, kann der eine oder der andere von dem Nebendetektor 1c1 oder dem Nebendetektor 1c2 vorab durch die Korrekturkoeffizienten-Auswahlschaltung 2a3 ausgewählt werden, entsprechend der Ausgaben dieser zwei Nebendetektoren, und zwar Nebendetektor 1c1 und Nebendetektor 1c2, und eine durch die Korrekturkoeffizienten-Auswahlschaltung 2a3 durchgeführte Korrektur an der Ausgabe des ausgewählten Nebendetektors 1c1 (oder Nebendetektors 1c2), durch Auswahl aus der vorab gespeicherten Korrekturkoeffiziententabelle, und eine Korrekturberechnung gemäß Gleichung (1) wird dann durchgeführt, um eine Korrektur anzuwenden, die durch die Korrekturberechnungsschaltung 2a2 berechnet wird.
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Mit einer auf diese Art konstruierten Strahlungsdickenmessvorrichtung kann durch eine vorab Anpassung des konzentrischen Durchmessers des Nebendetektors gemäß der Streucharakteristik der gestreuten Strahlung eine Korrektur bezüglich der Bewegung des Messgegenstandes 3 durchgeführt werden, selbst im Fall von Materialien, bei denen sich die Vorwärtsstreucharakteristiken des Messgegenstandes 3 extrem unterscheiden.
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Wie oben beschrieben kann mit der vorliegenden Erfindung eine Korrektur eines Messfehlers, der auftritt, wenn eine Bewegung in die Richtung senkrecht zur Durchgangsebene erfolgt, automatisch in Echtzeit durchgeführt werden, selbst im Fall von Materialien, bei denen sich die Streucharakteristiken des Messgegenstandes 3 extrem unterscheiden.
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Es wird vermerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und für jede Anordnung verwendet werden kann, bei der eine Korrektur des Anwachsens/Abfallens der Ausgabe des Hauptdetektors, wenn sich der Messgegenstand in eine Richtung senkrecht zur Durchgangsebene bewegt, unter Verwendung der Ausgabe eines davon unabhängigen Nebendetektors in Echtzeit erfolgt, und auf zahlreichen modifizierten realisiert innerhalb eines Geltungsbereiches realisiert werden kann, ohne vom Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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