DE2200651A1 - Durchstrahlungs-Dickenmessanlage - Google Patents

Description

der Firma Westonlnstruments, Inc., 614 Frelinghuysen Avenue,

Newark, New Jersey, U.S.A.

betreffend:

"Durchstrahlungs-Dickenmeßanlage"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchstrahlungs-Dickenmeßanlage, insbesondere für die Röntgenstrahlen-Dickenmessung von Metallbändern und dergleichen.

Das weitverbreitete industrielle Bedürfnis für die Messung verschiedener physikalischer Kennwerte, von denen Dicke, Dichte und relative Änderungen dieser Kennwerte typisch sind, konnte weitgehend durch die Anwendung kernphysikalischer Phänomene befriedigt werden. Beispielsweise

wurden Neutronen, Röntgenstrahlen, Gammstrahlen und Betastrahlen für diese Zwecke eingesetzt.

Als Beispiel sei die Teilabsorption eines Strahles paralleler oder kollimierter Röntgenstrahlen in einem Metallband genannt, wenn dieses Band aus einem Walzwerk längs einer

209830/0763

Laufstrecke austritt. Diese Partialabsorption kann verglichen werden mit ähnlichen Absorptionen in normierten Eichbändern, um die Dicke des Materials, das zu prüfen ist, festzustellen. Der Absorptionsgrad, der beobachtet wird mittels eines Röntgenstrahlendetektors, der in Ausfluchtung mit der teilweise geschwächten Strahlung angeordnet ist, widerspiegelt sich in einem Signal, das eine Dickenanzeige liefert, die für die Steuerung der Qualität des Bandes oder der Folie Verwendung finden kann. Stahl-, Magnesium-, Kugerund sogar Aluminiumbleche und-folienherstellung wird oft auf diese Weise geregelt.

Um relative Änderungen in der Dicke zu erfassen oder Abweichungen von einer vorgegebenen Solldicke, werden oft zwei kollimierte Röntgenstrahlenquellen an einer Seite und senkrecht zur Ebene oder Laufstrecke des betreffenden Bandes angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Bandes befinden sich zwei Strahlungsdetektoren, die individuell ausgefluchtet sind mit jeweils einer der Röntgenstrahlenquellen und ansprechen auf das auftreffende Strahlenbündel zur Erzeugung eines Signals, das von der Intensität des jeweiligen Rontgen-Strahlenbündels abhängt, welches das Band durchsetzt hat.

Die Röntgenstrahlen werden auf die Detektoren in sorgfältig kollimierten Strahlenbündeln gerichtet, wobei jedes Bündel etwa einen Querschnitt besitzt, der etweas über der Querschnittsfläche des strahlungsempfindlichen Abschnitts des jeweiligen Detektors liegt. Um eine Messung zu gewinnen, die besser repräsentativ für das gesamte Band ist, das eine Breite in der Größenordnung von 3o cm haben kann, wird häufig ein Mechanismus vorgesehen, um eine der Strahlungsquellendetektoranordnungen hin- und her quer zur Laufrichtung des Bandes zu

209830/0763 " ³ "

bewegen, vorzugsweise etwa senkrecht zu dieser Richtung. Die andere Strahlungsquelle mit dem Detektor ist stationär . und wird verwendet als Bezugsgrößeneinheit zum Vergleich mit der scheinbaren Röntgenstrahlenabsorption, welche von dem sich bewegenden Dickenmesser registriert wird.

Da die jeweiligen Baugruppen, bestehend aus Strahlungsquelle und Detektor, notwendigerweise ein begrenztes Volumen einnehmen müssen, ist ein Längsabstand vorgesehen, damit die Dickenmesser sich relativ zueinander hin- und herbewegen können in einer Querbewegung längs des Bandes", und zwar in Längsrichtung hintereinander. Dieser bisher unumgängliche Längsabstand ist eine Hauptursache für Dickenmeßfehler. Beispielsweise hat es sich beim Walzen herausgestellt, daß Änderungen der Blech- oder Banddicke in der Laufrichtung desselben durch die Walzeinrichtung, d.h. also in der Längsrichtung, drei- bis viermal größer sind als die Dickenänderungen quer zum selben Abschnitt des Bandes. Konsequenterweise erzeugt der Längsabstand, der erforderlich ist, damit die beiden Dickenmesser relativ zueinander beweglich sein können, zweifelhafte Detektorsignale, bei denen eine angezeigte relative Änderung der Banddicke in Querrichtung mit größerer Wahrscheinlichkeit hervorgerufen wird durch eine Dickenänderung in der Längsrichtung.

Es versteht sich, daß ein Bedürfnis dafür besteht, diesen Nachteil der Anlagen gemäß dem Stand der Technik zu beheben. DarUberhinaus besteht ein Bedürfnis, die Industrie mit einer Dickenmeßanlage zu versorgen,die Änderungen der physikalischen Eigenschaften im wesentlichen an derselben Längsposition mißt.

209830/0763

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine derartige Dickenmaßanlage zu schaffen.

Eine Durchstrahlungs-Dickenmeßanlage mit mindestens einem ersten und einem zweiten Dickenmesser, welche jeweils eine Strahlungsquelle zur Erzeugung einer das zu messende Material durchsetzenden Strahlung sowie einen in Strahlungsrichtung mit der Strahlungsquelle ausgefluchteten Strahlungsdetektor umfassen, und deren erster Dickenmesser quer zu dem sich in Längsrichtung bewegenden Material beweglich ist zwecks Abtastung durch die.entsprechende Strahlungsquelle, ist zur Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsfläche des Abtaststrahles die Laufstrecke des Materials längs einem Querschnittsbereich durchsetzt, auf den auch der Strahl der zweiten Strahlungsquelle im wesentlichen gerichtet ist.

Es versteht sich, daß neben der Dicke nach dem gleichen Prinzip auch die Dichte oder andere physikalische Eigenschaften des Material gemessen werden können. Die Erfindung soll jedoch unter Bezugnahme auf eine Dickenmeßanlage beschrieben werden, Für die Dickenmessung können beispielsweise zwei Röntgenstrahlengeneratbren und -detektoren auf entsprechenden Rahmen angeordnet werden, die .jeweils zusammen einen Dickenmesser oder eine Dickenmeßeinheit bilden. Der Röntgenstrahlengenerator im stationären oder·Primärrahmen wird um etwa 24° gegenüber der Vertikalen geneigt und ist in Ausfluchtung mit einem strahlungsempfindliohen Abschnitt des entsprechenden Detektors. Ein ähnlicher Generatorr Detektor-Satz in dem Abtastdiokenmesser, welcher längs der Bandbreit« beweglich 1st, verwendet ebenfalls ein Röntgenstrahlenbündel, das um 24° gegenüber der Vertiklalen in einer Richtung entgegengesetzt der des ersten Dlckenmessers geneigt ist. Bei

- 5 -209830/0763

diesem Aufbau sind die Fluchtlinien, welche den Verlauf zwischen Strahlungsquelle und Detektor definieren und damit die Richtung des wirksamen Röntgenstrahlenbündels, symmetrisch auf unterschiedlichen Seiten einer Ebene geneigt, die senkrecht äur Laufrichtung des Bandes sich erstreckt. Diese sich kreuzende Strahlkonfiguration bestattet, daß beide Strahlenbündel im wesentlichen den gleichen Querabschnitt des Bandes, das geprüft wird, durchdringen und beinaht vollständig den Fehler eliminieren, welcher den Anlagen nach dem Stand der Technik notwendigerweise wegen der relativen Versetzung der beiden Strahlenbündel in Längsrichtung anhaftete. Wenn der Abtastdickenmesser sich gerade gegenüber dem Primärdickenmesser befindet, ergibt sich ein ausreichender Zwischenraum, und die Röntgenstrahlen durchkreuzen einander an derselben Längsposition in der Ebene des Bandes, das zwischen den Generatoren und den zugeordneten Detektoren durchläuft.

Vorzugsweise ist ein Kettengetriebe vorgesehen, um die Querhin- und Herbewegung des Abtastdickenmessers zu bewirken. Signale des Primär- und Abtastdetektors widerspiegeln darüber hinaus die Intensitäten der jeweils zugeordneten Röntgenstrahlenbündel, welche das Band durchdringen. Diese Signale werden individuellen Abweichverstärkern zugeführt, welche Signale in Abhängigkeit von dem Grad anzogen, zu dem die jeweiligen Abschnitte des Bandes sich in ihrer Dicke von einem vorgegebenen Sollwert unterscheiden. Die Abweichungssignale von den beiden Verstärkern werden auf einen Differentialverstärker gegeben, welcher den Relativunterschied in der Querdicke an derselben Längsposition mißt. Das Differentialverstärkersigaal kann aufgezeichnet werden oder gegebenenfalls verwendet werden

209830/07^3

als Steuersignal zur Regelung des Walzwerkbetriebes In bezug auf die Blech- oder Banddicke.

Zur Erläuterung soll ein Ausführungsbeispiel der elrfindungsgemäßen Anlage, nämlich eine Röntgen-Durchstrahlungs-Dickenmeßanlage unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Die Erfindung ist jedoch anwendbar auf andere kernphysikalische Phänomene, typischerweise auf Neutronen und Betastrahlenmeßanlagen. Die Erfindung ist darüberhinaus keineswegs auf die Messung von Banddicken beschränkt, sondern kann Anwendung finden zur Messung anderer physikalischer Parameter in verschiedenen Industriezweigen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung

einer Meßanlage gemäß der Erfindung, wobei die Endlagen der Dickenmesserbewegung in ausgezogenen bzw. gestrichelten Linien gezeigt sind,

Fig. 2A ist eine Seitenansicht eines typischen

Dickenmessers für die Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2B ist eine Frontansicht des Dickenmessers

nach Fig. 2A, und

Fig. 3 ist eine Blockschalt-bildarstellung für

den Zweck der vorliegenden Erfindung.

Figur 1 zeigt perspektivisch eine typische Durchstrahlungs-Dickenmeßanlage für die Messung relativer Dickenänderungen in einem Metallband Io. Die Dickenmeesungen werden bezüglich der Breite oder Querabeessung des Bandes Io vorgenommen, also in •iner Richtung, die senvkrecht zur Längsrichtung der Bandbe-

209830/0763

- 7 wegung beim Walzen erfolgt und durch den Pfeil angedeutet ist.

Die Dickenmeßanlage umfaßt einen Primärdickenmesser und einen Abtastdickenmesser 12. Der Abtastdickenmesser 12 verfährt vorwärts und rückwärts aus den Endlagen, die in gestrichelten Linien angedeutet sind, bis zur extrem ineinandergreifenden Stellung bezüglich des Primärdickenmessers 11, dargestellt in ausgezogenen Linien. Die Hin- und Herbewegung ermöglicht, daß das aus dem Basisteil 17 zum Abtastdickenmesser austretende Röntgenstrahlenbündel die Breite des Bandes Io durchdringt, wenn sich dieses durch das Walzwerk bewegt. Die Bahn, die vom Abtastdickenmesser 12 in der Bewegungsebene des Bandes Io durchlaufen wird, ist im wesentlichen diagonal.

Gemäß Figur 2A umfaßt der Abtastdickenmesser 12 den Kopf 14, welcher einen nicht dargestellten Röntgenstrahlendetektor enthält. Der Kopf 14 befindet sich am freien Ende eines Querkragträgers 15. Der Kragträger 15 wird an dem dem Kopf 14 abgewandten Ende durch eine vertikale hochstehende Säule 16 abgestützt. Wie dargestellt, ist die Säule 16 mit dem sich quer erstrebenden Basisteil 17 verbunden. Elektrische Einrichtungen und der Hin- und Herbewegungsantrieb befinden sich im Basisteil 17. Ein Röntgenstrahlengenerator 2o, der später noch im einzelnen zu beschrteiben ist, befindet eich ebenfalls im Basisteil 17, und zwar um etwa 24° gegen die Vertikale geneigt, so daß ein Röntgenstrahlenbündel erzeugt wird, das sich etwa in Ausfluchtung mit dem Detektor im Kopf 14 während des Meßvorganges befindet.

Die Kombination aus dem Kragträger 15, dar Säule 16 und dem Basisteil 17 definiert einen Durchlaßbereich 21. Der Durchlaßbereich 21 ist eine Ausbuchtung mitso großer Quertiefe re-

- 8 209830/0763

lativ zur Breite des Bandes Io und den Querabmessungen der nahebei befindlichen, jedoch nichtdargestellten Teile des Walzwerks, daß der Kopf 14 im wesentlichen über die gesamte Breite des Bandes Io quer bewegt werden'kann. Das Band Io definiert darüber hinaus eine horizontale Meßebene für das System. Der Kragträger 15 und die zugeordnete Säule 16 bilden ferner eine Abstützung für elektrische Leitungen, die erforderlich, sind, um den Röntgenstrahlendetektor mit Leistung zu versorgen (nicht dargestellt in Figur 2A). Der Primärdickenmesser 11 jedoch besitzt einen Durchlaßbereich, der so groß ist, daß der entsprechende Röntgenstrahlengenerator und Detektor sich über der Längsmittellinie des Bandes Io befinden.

Da die Dickenmesser intensiver Hitze vom Band, das bearbeitet wird, ausgesetzt sind, wirdjdie sich in den Dickenmessern sammelnde Wärme über zirkulierendes flüssiges Kühlmittel abgeführt. Demgemäß werden, wie in Figur 2A dargestellt, Kühlmitteleinlaß und -auslaßleitungen 22 ebenfalls an der Säule 16 und dem Kragträger 15 vorgesehen.

Der Abtastdickenmesser 12 ist über einer Grube 23 angeordnet. Die Grube 23 schafft Platz für den Träger 24 für die flexiblen Kabel. Das gebogene Ende 25 des Trägers 24 ist am unteren Abschnitt der Säule 16 befestigt, während ein horizontal angeordneter Schenkelabschnitt 26 sich unterhalb erstreckt im allgemeinen in Ausfluchtung mit dem Dickenmesser 12 in der Grube 23. Der Kabelträger 24 ist eine bequeme Anordnung zum Abstützen aller Leistungs-, Signal-und Steuerleitungen, wie auch für (nicht dargestellte) flexible Kühlmittelzuleitungen). Der Träger 24 gestattet demgemäß, daß der Abtastdickenmesser über der Grube 23 in Querrichtung hin- und herfährt, ohne daß die Leitungen und Zuleitungen sich verklemmen oder beschädigen können.

209830/0763

Der Abtastdickenmesser 12 ist oberhalb der Grube 23 abgestötzt und ausgefluchtet mit dem Band Io mittels Rollenanordnungen 27 und 3o, welche in die Wandungen der Grube und den Walzwerkboden unmittelbar bei der Grubenöffnung eingreifen. Die hin- und hergehende Bewegung wird auf den Dickenmesser mittels eines Ketten- und Kettenradantriebes 31 übertragen» Wie in der Zeichnung angedeutet, sind Ankerbügel 32 und 33 dauernd in der Grubenausmauerung an gegenüberliegenden Querenden der Grube 23 verankert. Rollenketten 34 und 3S₁₇ die an die freien Enden der Ankerbügel 32 bzw, 33 eingehangen sind, werden in Eingriff gebracht mit motorgetriebenen (nicht dargestellten) Kettenrädern innerhalb des Dickenmessers 12, Die Antriebskettenräder sprechen auf Endschaltersignale an und spulen die Rollenketten 34 bzw. 35 je nach der Richtung der" Dickenmesserbewegung auf bzw. ab, um so diesen über der Grube 23 vorwärts-und rückwärtszuziehen.

Figur 2B zeigt in Vorderansicht «fen Abtastdickenmesser zur Darstellung wesentlicher Merkmale der Erfindung. Der Illustration halber ist in Diagrammform ein RöntgenstrahMnbündel 36 angedeutet, das vom Basisteil 17 des Abtastdickenmessers ausgeht„ Nach Durchdringen des Bandes Io werden diejenigen Röntgenstrahlen, die vom Band Io weder Absorbiert noch gestreut wordensind, vom Detektor aufgefangen. Gemäß der Erfindung ist der Röntgenstrahl 36, der aus dem Basisteil 17 emittiert wird, nicht senkrecht zur Ebene des Bandes Io gerichtet, sondern bezüglich der Vertikalen 37 unter einem Winkel von etwa 24° geneigt.

Der Kopf 13 und der Kragträger 4o des Primärdickenmessers 11 nach Figur 1 sind in Längsrichtung relativ ζυζ einen Seita des Kopfes 14 des Abtastdickenmessers 12 versetzt angeordnet. Das Primärdickenmesserbasisteil 41 ist darüberhiaaus in Längs»

209830/07

- Io -

richtung bezüglich des Abtastdickenmessers 12 versetzt, um so einen freien Raum für die Köpfe 13 und 14 zu schaffen und zuermöglichen, daß diese Köpfe während der Hin- und Herbewegung aus der ganz auseinandergezogenen Stellung, die in gestrichelten Linien angedeutet ist, in die einander gegenüberliegende Stellung, wie sie in ausgezogenen Linien in Fig. 1 dargestellt ist, bewegt werden können. Ein Röntgenstrahlenbündel 42 (Fig. 2B), emittiert aus dem Primärdickenmesserbasisteil 41, ist ebenfalls um einen Winkel von etwa 24 relativ zur Vertikalen 37 versetzt. Vorzugsweise kann der Primärdickenmesser 11 wahlweise bezüglich der Breite des Bandes Io positioniert werden, wie dies in ausgezogenen Linien in Fig. 1 angedeutet wurde. Während der Messung bleibt der Primärdickenmesser 11 im allgemeinen stationär über der Walzmittellinie, während der Abtastdickenmesser 12 hin- und herverfahren wird.

Ein Röntgenstrahlengenerator 2o (Fig. 3) in dem Basisteil 17 (Fig. 2A) des Abtastdickenmessers 12 ist in einem ölbad oder einem anderen Material eingebaut,um Hochspannungsisolation vorzusehen. Ein gelochtes Bleiblech ist ferner zwischen dem Generator und dem Band Io angeordnet, um so einen kollimierten Röntgenstrahl 36 auszubilden. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind eine Blende und ein Satz von Dickenstandards 44 ebenfalls im Basisteil 17 angeordnet in Ausfluchtung mit dem Röntgenstrahl 36. Ein Röntgenstrahlendetektor 43 ist oberhalb der Seite des Bandes Io angeordnet, die der vom Röntgenstrahlengenerator 2o beaufschlagten Seite abgewandt ist, um die Schwächungdes Röntgenstrahlenbündels 36 in der Meßebene, welche von dem Band Io gebildet wird, zu registrieren.

- 11 -

209830/0763

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Detektor um einen Szintillationskörper„ der einen Kristall oder eine Szintillationsflüssigkeit umfaßt, die optisch an ein Fotovervielfacher rohr angekoppelt ist. Gewöhnlich erzeugen Röntgenstrahlen kurze Lichtblitze infolge ihres Zusammenwirkens mit dem Kristallaufbau. Der Fotovervielfacher spricht auf die strahlungsinduzierten Lichtquanten an und erzeugt seinerseits elektrische Ladungsimpulse, die im allgemeinen proportional der Intensität jedes Lichtblitzes sind.

Der Röntgenstrahlendetektor 43, der Röntgenstrahl 36 und der Röntgenstrahlengenerator 2o sind im wesentlichen ausgefluchtet, und diese Ausfluchtung wird hergestellt durch Neigen des Röntgenstrahlengenerator um etwa 24 bezüglichen der Vertikalen 37. Ladungsimpulse, welche die Dicke des Bandes Io widerspiegeln, werden vom Detektor 43 durch eine Leitung 45 auf den Vorverstärker 46 übertragen. Das verstärkte Abweichungssignal wird über eine Leitung 47 auf einen Endverstärker 5o übertragen. Kompensationsschaltungen 51 erzeugen ferner Signale, die ebenfalls auf den Endverstärker 5o über eine Leitung 52 übertragen werden, um im Endverstärker 5o eine Kompensation zu bewirken für das Vorhandensein von Legierungselementen, Temperatureinflüssen und dergleichen.

Das verstärkte und kompensierte Signal aus dem Endverstärker 5o wird über eine Leitung 43 auf einen Verstärkungssteuerschaltkreis 54 übertragen, um die Systemverstärkung zu regeln und Signale zu erzeugen, die nicht den Skalenendwert von Anzeigeinstrumenten und Aufzeichnungsgeräten übersteigen.

Ein Anzeiger 55 zeigt die Stärke des Abweichungssignals vom Verstärkungssteuerschaltkreis 54 in der Leitung 56 an.

- 12 209830/0763

Das Anzeigersignal zeigt visuell die Abweichung der Dicke des Bandes Io von dem Eichstandard 44. Das Meßgerät 55 ist über einen Spannungsteiler 6o an Masse gelegt. Ein Leiter 61 verbindet den Anzeiger über eine Wandlerschaltung 62 und eine Leitung 63 mit einem Differentialabweichungsverstärker

Typischerweise ändert die Wandlerschaltung 62 den Ausgang des Spannungsteiler 6o von. einem auf die Strahlung bezogenen Signal, welches die Banddicke reflektiert,als einen Dezimalanteil eines Zentimeters, in Signale, welche die prozentuale Abweichung von irgendeiner vorgegebenen oder Eichdicke definieren. Diese Nennabweichungssignale werden in dem üinferentialverstärker 64 verarbeitet. Der Differentialverstärker 64 erzeugt ein Ausgangssignal, das den Unterschied zwischen dem stationären Dickenmesser-Röntgenstrahl 42 (Fig. 2B) und dem Abtastdickenmesser-Röntgenstrahl 36 widerspiegelt. Auf diese Weise registrieren ein Anzeigeinstrument und ein Aufzeichnungsgerät 65 relative Unterschiede in der Dicke des Bandes Io an derselben Längsstellung.

Das Dickensignal vom Primärdickenmesser 11 (Fig. 1) wird im wesentlichen auf dieselbe Weise erzeugt wie das Abtastdickenmessersignal. Demgemäß ist beispielsweise eine Primärdickenmesser-Röntgenstrahlenquelle 67, wie in Fig. 3 dargestellt, im Basisteil 41 des Primärdickenmessers (Fig. 1) angeordnet, um ein Röntgenstrahlenbündel 42 durch das Band Io unter einem Winkel von 24 relativ zur Vertikalen 37 auszusenden. Wie in der Zeichnung dargestellt,ist der Röntgenstrahl 42 in eine Richtung geneigt, entgegengesetzt dem Winkel, den der Röntgenstrahl 36 mit der Vertikalen 37 einschließt, um so die Horizontalebene des Bandes Io zu überkreuzen. Es ist bevorzugt, jedoch nicht unerläߣlich, die Röntgenstrahlen in Ebenen auszusenden, die parallel

- 13 209830/0763

zur Ebene der Zeichnung sind, wie in Fig. 2B dargestellt.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, konvergierende Röntgensüahlenbündel (nicht dargestellt) vorzusehen, die im wesentlichen denselben Längsabschnitt des Bandes durchdringen. In dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung werden zwei Detektoren, die ein kleineres Volumen einnehmen als die zugeordneten Rontgenstrahlengeneratoren, nahe benachbarten Seiten der entsprechenden üickenmesser placiert, um nebeneinander vor-Deizulaufen, wenn der eine Dickenmesser sich bewegt. Die Röntgenstranlenbündel nänern sich der Konvergenz unterhalb der Ebene des Bandes, treffen sich jedoch tatsächlich nicht, da sie ausgefluchtet sind mit entsprechenden Detektoren, die einander gegenüberliegen-am nächstgelegenen Punkt der Detektorannäherung. Die Röntgenstrahlenbündel in dieser Konfiguration besitzen entweder aufrechte oder umgekehrte V-Form, wenn man sie in einer Ebene betrachtet senkrecht zu der des Bandes Io und parallel zur Richtung von dessen Vorlauf. Der Röntgenstrahlengenerator und Detektor eines Dickenmessers in diesem Fall sind auf einer Seite einer Ebene senkrecht zur Bandlaufrichtung angeordnet, während der Generator und Detektor des anderen Dickenmessers sich auf der anderen Seite dieser Ebene befinden. In der dargestellten Ausfuhrungsform besitzt jeder Dickenmesser seinen Generator auf einer Seite einer solchen Ebene senkrecht zur Bandzugrichtung und seinen Detektor auf der gegenüberliegenden Seite. Röntgenstrahlengenerator und -detektorsätze brauchen nicht einmal auf der gleichen Seite des Bandes angeordnet zu sein. Beispielsweise könnten die Röntgenstrahlenquellen 2o und 67 auf gegenüberliegenden Seiten des Bandes Io angeordnet werden.

je nach dem physikalischen Charakter des Röntgenstrahlengenerators und des Detektors sowie des Walswerks liegt es auch

- 14 209830/0763

im Rahmender Erfindung, die Strahlenbündel nicht nur zu neigen, wie oben beschrieben wurde, sondern auch bezüglich der Ebene der Figur 2B. Das Ziel, das mit dem Neigen der Strahlenbündel gegen die Vertikale 37 angestrebt wird, ist natürlich, den Längsabstand zwischen den Röntgenstrahlen 36 und 42 in der Ebene des Bandes Io herabzusetzen. Demgemäß bildet jede Neigung der Röntgenstrahlen 36 und 42 durch irgendeinen ebenen Winkel oder einfachen Winkel, um dieses Ergebnis zu erzielen, ein wichtiges Merkmal der Erfindung.

Um auf Fig. 3 zurückzukehren, so ist dort der Primärdickenmesser-Röntgenstrahlendetektor 7o so angeordnet, daß er den geneigt verlaufenden Röntgenstrahl 42 auffängt. Der Detektor 7o ist vom gleichen Typ und gleicher Strahlungsempfindlichkeit wie der Abtastdickenmesserdetektor 43. Signale vom Primärdickenmesserdetektor 7o werden mittels einer Schaltkreisanordnung verarbeitet, die beinahe identisch mit den Schaltungen ist, die oben in Verbindung mit dem Abtastdickenmesserdetektor 43 beschrieben wurden. Die Signale vom Detektor 7o gelangen über eine Informationsstrecke, welche den Signalvorverstärker 71, Kompensationsschaltungen 72, den Endverstärker 73, die Verstärkungssteuerschaltung 74, das Abweichungsmeßinstrument 75, den Spannungsteiler 76, die Wandlerschaltung 77 und den Differentialverstärker 64 umfaßt.

Wie oben bereits erwähnt, wird das verarbeitete Signal des Primärdickenmesserdetektors 7o verglichen mit dem Abtastdickenmessersignal im Differentialverstärker 64. Abweichungen von einem Nullausgang des Differentialabweichungsverwstärkers zeigen an, daß die Dicke des Bandes Io sich an der gerade untersuchten Stelle,gemessen durch den Abtast-Röntgenstrahl 36, unterscheidet von der Banddicke, welche vom Primär-Röntgenstrahl durchdrungen wird. Gemäß der Erfindung erfolgt diese relative

209830/0763 -15-

■ 1$

Dickenmessung an der gleichen Längsposition und längs einer Querlinie, die definiert wird durcn den Schnittpunkt der Röntgenstrahlen 36 und 42 mit der EDene des Bandes Io. Auf diese Weise können relative Dickenänderungen des Bandes Io an der Positian des Abtastdickenmessers 11 bezüglich der Banddicke an der Position des Primärdickenmessers 12 beobachtet werden, ohne daß Fehler einführt werden^hervorgerufen durch Dickenänderungen in der Längsrichtung.

Die als Beispiel dargestellte Signalverarbeitungsanordnung für den Primärdetektor 6o unterscheidet sich vom Abtastdetektorscnaltkreis in folgender Weise: Eine Leitung 8o koppelt ein Signal vom Spannungsteiler 76 zu einem Nullungsverstärker 81. Mit einer richtigen Dickenlehre in dem Strahlengang des Primärdickenmessers und von dem Band abgezogenem Dickenmesser regelt der Nullungsverstärker eine kraftgetriebene Nullsteuerung, welcne den Schleifer 82 eines Potentiometers 83 verschießt. Die abgegriffene Spannung regelt den Leiitungsausgang der Primärröntgenstrahlenquelle 67 über eine Steuerschaltung DJese Steuerschaltung 84 legt die richtige Beschleunigungsspannung für den Röntgenstrahlengenerator 67 über eine Leitung 85 fest, um so die richtige Röntgenstrahlenintensität einzustellen, mit der das Abweichungsmeßinstrument auf Null gebracht wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Differentialsignal mittels eines Spannungsteilers 86 über eine Leitung 87 einem Nullungsverstärker 9o zugeführt. Wenn der Primärdickenmesser aufNull gebracht ist für die Nenndicke, auf die das Band Io gewalzt werden soll (normalerweise gemessen im Bereich der Mittellinie), wird der Abtastdickenmesser ebenfalls an den gleichen Punkt des Bandes verbracht. Der Nullungsverstärker 9o regelt dann eine weitere kraftgetriebene Nullsteuerung für den Antrieb eines Schleifers 91 auf einem Potentiometer 92. Die abgegriffene Spannung steuert die Beschleunigungs-

209830/0763

- 16 -

Spannung für die Abtast-Röntgenstrahlenquelle 2o über eine Steuersschaltung 93. Die Steuerschaltungssignale gelangen darüberhinaus an den Röntgenstrahlengenerator 2o über eine Leitung 94 und sorgen damit für die richtige Röntgenstrahlenintensität derart, daß der Differentialausgang auf Null gebracht wird. An alle Schaltkreise sind die üblichen Masseverbindungen und Stromversorgungs»leitungen angeschlossen, die jedoch nicht dargestellt wurden, um die Dickenmesser-, anlage mit der erforderlichen Betriebsleistung zu versehen.

Im Betrieb wird die Dickenmeßanlage über dem Band (Fig. 1) angeordnet derart, daß der Primärdickenmesser 11 nach dem Nullen den Röntgenstrahl 42 durch die Bandmittellinie aussendet. Die Schaltkreise, die dem Abtastdickenmesserdetektor 43 und dem Primärdickenmesserdetektor 7o (Fig. 3) zugeordnet sind, werden eingeschaltet derart, daß diese Detektoren auf das Dazwischenliegen des sich bewegenden Bandes Io ansprechen, indem sie im Strahlengang der Röntgenstrahlen 36 und 42 liegen.

Die Motorsteuerungen und andere Versorgungsschaltkreise (nicnt dargestellt) werden eingeschaltet, damit der Abtastdickenmesser 12 sich quer hin- und herbewegt bezüglich der Richtung des Bandlaufs. Der Abtastdickenmesser 12 folgt seiner Spur hin und zurück in Richtung der Breite des sich bewegenden Bandes Io, um so eine Messung der Veränderung und der relativen Banddicke als Funktion der Bandbreite zu messen.

(Patentansprüche)

209830/0763 - 17 -

Claims (1)

1. Patentansprüche

   IJ Durchstrahlungs-Dickenmeßanlage mit mindestens einem ersten und einem zweiten Dickenmesser, welche jeweils eine Strahlungsquelle zur Erzeugung einer das zu messende Material durchsetzenden Strahlung sowie einen in Strahlungsrichtung mit der Strahlungsquelle ausgefluchteten Stranlungsdetektor umfassen und derenerster Dickenmesser quer zu dem sich in Längsrichtung bewegenden Material beweglich ist zwecks Abtastung durch die entsprechende Strahlungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsfläche des Abtaststranles (42) die Laufstrecke des Materials flo) längs einem Querschnittsbereich durchsetzt, auf den auch der Strahl (36) der zweiten Strahlungsquelle (2o) im wesentlichen gerichtet ist.

   2. Anlage nach Anspruch 1 mit Detektoren, die Ausgangssignale abhängig von der hinter dem Material aufgefangenen Strahlung erzeugen, gekennzeichnet durch den Detektoren (43, 7o) nachgeschaltete Komparator-Schaltkreise (64) für den Vergleich der beiden aufgefangenen Strahlungen«

   3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch von den Komparatorschaltkreisen (64) gesteuerte Kalibrierschaltkreise (9q) zur Ableitung eines Bezugssignals am Ausgang der Kompara· torschaltkreise, wenn die beiden Strahlen (36^ 42) die Laufstrecke des Materials in derselben Querposition durchsetzen₀

   09830/078

   4. Anlage nach Ansprucn 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsbereich sich im wesentlichen senkrecht zur Laufrichtung des Materials erstreckt und die Stranlen der beiden Dickenmesser die Laufstrecke des Materials im wesentlichen in derselben Längsposition durchsetzen.

   5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlricntungen beider Dickenmesser (11, 12) symmetrisch gegen eine Ebene (37) geneigt verlaufen, die senkrecht zur Laufrichtung des Materials liegt.

   6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlrichtungen um einen Winkel von/etwa 24 gegen die £bene geneigt sind.

   7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 üis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl des zweiten Dickenmessers längs einer Linie gerichtet ist, die die Bewegungsfläche des Abtaststrahl jenseits der Materiallaufstrecke durchsetzt.

   ö. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl des zweiten Dickenmessers so gerichtet ist, daß er die Bewegungsfläche des Abtaststrahls innerhalb des Querschnittsbereichs durchsetzt.

   9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlungsquelle und Detektor des ersten Dickenmessers auf einer Seite einer zur Bewegungsrichtung des Materials senk-

   209830/0763 - 19 -

   rechten Ebene angeordnet sind, während Quelle und Detektor des anderen Dickenmessers sich auf der anderen Seite dieser Ebene befinden.

   Io. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlungsquelle und Detektor beider Dickenmesser sich auf unterschiedlichen Seiten einer gegebenen gemeinsamen Ebene senkrecht zur Materiallaufrichtung befinden.

   11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dickenmesser einen etwa gabelförmigen Rahmen (14-15-16-17) umfaßt, an dessen einem Arm die Strahlungsquelle (2o) auf einer Seite der Materiallaufstrecke und an dessen anderem Arm der Detektor (14) auf der anderen Seite der Materiallaufstrecke angeordnet sind, während seitlich der Materiallaufstrecke die ArmeÜurch ein^ Verbindungsglied {lb) miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsglieder des ersten und zweiten Dickenmessers sich auf unterschiedlichen Seiten der Materiallaufstrecke befinden.

   12. Anlage nach Anspruch Io und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den Armen des einen Dickenmessers die Zwischenräumen zwischen den Armen des anderen Dickenmessers durchsetzen, wenn der erste Dickenmesser mit dem zweiten auf gleicher Höhe liegt.

   13. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strahlungsquellen sich af der einen und die beiden Detektoren sich auf der anderen Seite der Materiallaufstrecke befinden.

   209830/0763 -2o-

   - 2ο -

   14. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch Antriebseinrichtungen für die Hin- und Herbewegung des ersten Dickenmessers zur Querabtastung des sich bewegenden Materials, welche Antriebseinrichtungen ein Kettengetriebe (31-35) umfassen.

   Ib. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dickenmesser querlageneinstellbar ist bezüglich der Materiallaufstrecke.

   16. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für die Messung der Dicke eines bewegten Materialbandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen Röntgenstrahlengeneratoren umfassen.

   209830/0 7 63