DE2618906A1

DE2618906A1 - Durchstrahlungsdickenmessvorrichtung

Info

Publication number: DE2618906A1
Application number: DE19762618906
Authority: DE
Inventors: Derek William Adams; Kenneth Browning Smith
Original assignee: Heath Gloucester Ltd
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1975-05-10
Filing date: 1976-04-29
Publication date: 1976-11-25
Also published as: FR2325020B1; JPS5816445B2; FR2325020A1; US4047036A; GB1552224A; JPS51137441A; DE2618906C2

Description

zum Patentgesuch

der Firma Heath (Gloucester)Limited, Two Mile Bend, Bristol Road, Gloucester GL2 6EE/England

betreffend:

"Durchstrahlungsdickenmeßvorrichtung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchstrahlungsdickenmeßvorrichtung für die Messung des Profils von Bändern, bäspielsweise Stahl- oder Aluminiumbändern. Solche Vorrichtungen finden insbesondere in Walzwerken Anwendung, wo es im allgemeinen möglich ist, das Profil zu korrigieren, wenn dieses bekannt ist.

Kontaktlose Durchstrahlungsdickenmeßvorrichtungen sind bekannt, bei denen eine Röntgenröhre und ein Detektor an einander gegenüberliegenden Armen eines C-förmigen Rahmens angeorndet sind, der seinerseits um das Band herum positioniert ist mit einem Arm oberhalb und einem Arm unterhalb des Bandes. Diese Baugruppe aus Röntgenröhre und Detektor erfaßt die Dicke des Bandes längs der Mittell4inie, wenn das Band durch den C-Rahmen läuft. Eine weitere Röntgenröhre und ein Detektor

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sind in einander gegenüberliegenden Armen eines weiteren C-förmigen Rahmens angeordnet, der hin und zurück quer zu dem Band rechtwinklig zu dessen Bewegung verfahren wird. Das Ausgangssignal der verfahrbaren Röntgenröhren/Detektor-Baugruppe wird verglichen mit dem Ausgangssignal der stationären Baugruppe, das, da diese Baugruppe auf der Mittellinie liegt, als Referenz benutzt wird, und das Dickenprofil quer zu dem Band wird beispielsweise auf einer Kathodenstrahlröhre angezeigt.

Diese Bauart einer Durchstrahlungsdickenmeßvorrichtung hat einen erheblichen Nachteil wegen der Zeit, die erforderlich ist für das Überqueren der Bandbreite durch die bewegliche Baugruppe. Diese Zeit kann bis zu To Sekunden betragen, und mit einem Band, das mit bis zu 1oo km/Stunde läuft, bedeutet das, daß das Band etwa 28o m weitergelaufen ist in dem Zeitraum, der für einen einzigen Querdurchgang der Baugruppe erforderlich ist. Im Ergebnis wird das Profil nicht längs einer Linie rechtwinklig zur Bewegungssrichtung des Bandes gemessen, sondern längs einer diagonal verlaufenden Linie, die in der Größenordnung von 280 m Länge liegen kann, obwohl das Band nur beispielsweise etwa 1,2 m breit ist. Da die Dicke des Bandes sich nicht nur quer zu seiner Breite ändern kann, sondern auch quer zu seiner Länge, führt diese Diagonalprofilmessung zu einer Konfusion zwischen den beiden Änderungsmöglichkeiten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Durchstrahlungsdickenmeßvorrichtung zu schaffen, mit der das Profil eher quer zur Breite des Bandes gemessen wird im wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung desselben.

Die zur Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung vorgesehenen Merkmale eregeben sich aus dem Patentanspruch 1;

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Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wiedergeben.

Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung durch den C-Rahmenabschnitt der Vorrichtung, die hier in Arbeitsposition an einem Bandwalzwerk dargestellt ist; aus dieser Figur ergibt sich die Anordnung von Röntgenröhren und Detektoren,

Fig. 2a und 2b zeigen in Draufsicht die geschlitzten Strahlformungsringe der Fig. 1,

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Schaltungsidagramms der Röntgenröhren,

Fig. 4a bis e zeigen Wellenformen der Treiberausgangsimpulse der Spannungen quer zu den Transformatorsekundärwicklungen und die resultierenden an den beiden Röntgenröhren anliegenden Spannungen,

Fig. 5 ist ein schematisches Blockdiagramm des Signalverarbeitungsabschnitts der Vorrichtung; diese Teile der Anordnung befinden sich in einer Konsole entfernt vom C-Rahmenabschnitt,der in Fig. 1 dargestellt ist, und

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform des Detektorfeldes.

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Fig. 1 zeigt die Teile der Vorrichtung, die in einem C-Rahmen 1o angeordnet sind, mit einem oberen Arm 12 und einem unteren Arm 14. Der C-Rahmen befindet sich auf einem (nicht dargestellen) Fahrgestell und ist über das Band 15 verfahren worden, bei dem es sich z.B. um ein Warmstahlband handelt. Der C-Rahmen 1o befindet sich zwischen zwei (nicht dargstellten) aufeinanderfolgenden Walzen, welche das Band 15 abstützen und dieses in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene fördern. Die Arme 12 und 14 liegen oberhalb bzw. unterhalb des Bandes 15; an feiner Stelle hat die Vorrichtung Kontakt mit dem Band selbst.

Der obere Arm 12 enthält zwei Röntgenröhren 16L bzw. 16R; die Buchstaben L bzw. R symbolisieren links bzw. rechts und werden für weitere Elemente in entsprechender Bedeutung verwendet. Der Zusatzbuchstabe C wird später verwendet für Elemente im zentralen Meßkanal. Soweit es nicht erforderlich ist, zwischen linken, rechten und zentralen Elementen zu unterscheiden, können diese Unterscheidungsbuchstaben weggelassen sein. Die Röhren 16L und 16R erzeugen jeweils Röntgenstrahlen 17L bzw. 17R, welche das Band 15 durchstrahlen und aufgefangen werden von einer Mehrzahl von Detektoren 2oL, C und R, die sich in dem unteren Arm 14 befinden.

Der obere Arm 12 ist durch eine innere Horizontalwandung 22 in eine obere Abteilung 2 3 und eine untere Abteilung 2 4 unterteilt, die beide aus Stahl bestehen, wie dies übrigens auch für den Rest des C-Rahmens 1o zutrifft. Die obere Abteilung 2 3 ist mit Öl gefüllt und enthält die Röntgenröhren 16L, 16R. Sie enthält ferner Hochspannungstransformatoren 26L und 26R, welche die Hochspannungspotentialdifferenz liefen für das Zünden der Röhren und ferner Heiζtransformatoren 2 8L und 28R für die Röntgenröhren .

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Die untere Abteilung 24, welche normale Luft enthält, dient als Gehäuse für Treiberschaltkreise 3oL bzw. 3oR für die Transformatoren 26L, 26R sowie zwei Normmagazine 32L und 32R,eines für jede Röntgenröhre, die betätigt werden durchzugeordnete Antriebselektromagnete 33L, 33R. Die elektrischen Zuleitungen für die Treiberschaltungen 3oL, R und die Elektromagnete 33L, R sind mit 35 bzw. 36 bezeichnet.

Die Röntgenstrahlenbündel 17L, 17R, erzeugt von den Röhren 16L bzw. 16R, werden jeweils geformt mittels eines Paares von geschlitzten Formringen 38L, 39L bzw. 38R, 39R. Die Ringe 38L und 39R sind in Draufsicht in Fig. 2a bzw. 2b dargestellt, in denen man die Schlitze erkennen kann, die mit 4oL bzw. 41R bezeichnet sind; die Form und Orientierung dieser Schlitze definieren die Form und Orientierung der Strahlenbündel. Man erkennt, daß diese Schlitze in einer Richtung quer zur Breite des Bandes 15 langgestreckt sind, rechtwinklig zu dessen Bewegungsrichtung. Die geschlitzten Strahlformringe 38L, R und 39L, R definieren demgemäß zwei Strahlenbündel, jeweils in Form eines Vorhanges oder Fächers, der sich quer über die Breite des Bandes rechtwinklig zu dessen Bewegungsrichtung erstreckt. Wie in Fig. 1 jedoch erkennbar, erstrecken sich die Bündel 17R, 17L jeweils über etwas mehr als die Hälfte der Breite und überlappen sich in der Region der Längsmitte!linie des Bandes.

Die Strahlformringe 38L, R und 39L, R bestehen aus Blei und sind gegenüber Röntgenstrahlung im wesentlichen abschirmend. Die Schlitze in diesen Ringen mit Fenstern 42L, Rizw. 43L, R abgedeckt, die für Röntgenstrahlung transparent sind und beispielsweise aus einem dünnen Berylium- oder Aluminiumblech bestehen.

Die Detektoren 2o, die sich in dem unteren Arm 14 des C-Rahmens 1o befinden, sind voneinander längs einer

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Linie im Abstand angeordnet quer zur Breite des Bandes 15 und so positioniert, daß sie die Strahlung der Strahlen 17L und 17R auffangen, nachdem diese durch die Dicke des Bandes 15 durchgedrungen ist. Die Detektoren 2oL empfangen die Strahlung von dem Strahlenbündel 17L, und die Detektoren 2oR empfangen Strahlung vom Strahlenbündel 17R. Der zentrale Detektor 2oC erhält Strahlung von beiden Strahlen in dem Überlappungsbereich und wird so betrachtet, als gehörte er sowohl der linken wie auch der rechten Gruppe an. Dieser zentrale Detektor 2oC wird verwendet für die Erfassung der Dicke des Bandes längs seiner Mittellinie, wie im einzelnen noch zu erläutern.

Jeder Detektor 2ο bildet den Einlaß eines getrennten Meßkanals und umfaßt einen Szintillationskristall 44, der aus beispielsweise Natriumjodid besteht und dem eine Fotovervielfacherröhre 46 nachgeschaltet ist. Jeder Fotovervielfachaxöhre ist ihrerseits ein Strom-Spannungs-Wandler 48 nachgeschaltet. Die Ausgangssignale von den Wandlern 48 werden getrennt Engs Leitungen übertragen, die miteinander gebündelt sind zur Ausbildung eines Kabels 49, das von dem C-Rahmen, der sich an der Walzstraße befindet, zu einer entfernten Konsole führt, die die Signalverarbeitungsschaltkreise enthält. Die Konsole wird später unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert.

Die Absorption von Röntgen-Strahlung bei dem Durchdringen des Materials von Band 15 zwischen den Röntgenröhren 16 und den Detektoren 2o wird verwendet,um die Dicke des Materials zu messen entsprechend dem bekannten Bouqueschen Exponentialabsorptionsgesetz:

I = Ie '
ο

worin I die Restintensität der Röntgenstrahlung, aufgefangen von den Detektoren 2o, ist, I die Ausgangsintensität der

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Röntgenstrahlung, _Λ der Absorptionskoeffizient des Materials und χ die Dicke des Materials.

Für eine Legierung konstanter Zusammensetzung und Temperatur kann die Vorrichtung geeicht werden, um direkt ete Ablesung derDicke χ zu ermöglichen oder, wie gebräuchlich, kann die Eichung in Prozentabweichung (+ oder -) von einer Nenndicke erfolgen.

Fig. 3 zeigt das Schaltungsdiagramm der beiden Röntgenröhren 16L und 16R in der ölgefüllten Stahlabteilung 2 3 in schematisierter Form. Die Hochspannungstransformatoren 36L und 36R umfassen jeweils eine Primärwindung 5oL bzw. 5oR und eine Sekundärwindung 52L, 52R. Die Primärwindungen 5oL, 5oR sind parallelgeschaltet und liegen an Klemmen A, B zum Empfang der positiven und negativen Treiberimpulse, die in Fig. 4a, 4b dargestellt sind. Die Sekundärwindungen 52L, 52R sind in Serie geschaltet mit beiden Röntgenröhren 16L und 16R, die ihrerseits parallelgeschaltet sind, jedoch in Antipolarität. Die Sekundärwindungen 52L, 52R sind miteinander über einen Widerstand 54 verbunden, dessen eines Ende an Masse liegt, etwa an fern Stahltank, aus dem die Abteilung 23 besteht. Das andere Ende der Sekundärwindung 52L ist mit der Kathode der Röhre 16L und der Anode der Röhre 16R verbunden, während das andere Ende der Sekundärwiidung 52R mit der Anode der Röhre 16L und der Kathode der Röhre 16R verbunden ist.

Die Summe der Spannungen, erzeugt in den Sekundärwindungen 52L und 52R wird an jede Röntgenröhre 16L, 16R angelegt, jedoch mit entgegengerichteter Polarität. Jede Röhre arbeitet jedoch nur dann, wenn ihre Anode positiv gegenüber ihrer Kathode ist, so daß die Röhren alternierend

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Strahlung erzeugen, wobei die Röhre 16L bäspielsweise bei den positiven Halbzyklen der algebraischen Summe dieser Spannungen Strahlung erzeugt, und die Röhre 16R bei den negativen Halbzyklen.

Da der gemeinsame Punkt der beiden Sekundärwindungen 52L und 52R an Masse liegt ist die Maximalspannung gegen Masse nur gleich der Hälfte der Maximalspannung, die an den Röntgenröhren liegt, womit das Risiko eines elektrischen Durchschlages minimal gemacht wird.

Die Röhren werden angesteuert in Gegentaktschaltung von einem transistorisierten Treiberschaltkreis 3oL, 3oR (Fig. 1). Dieser Treiberschaltkreis erzeugt eine Folge positiver Rechteckwellenimpulse, die in Fig. 4a dargestellt sind, und eine Folge von dazwischen liegenden negativen Rechteckwellenimpulsen, die in Fig. 4b dargestellt sind. Diese Impulszüge werden angelegt an die parallelgeschalteten Primärwindungen 5oL und 5oR und erzeugen hochspannungssinuswellenartige Spannungen in den Sekundärwindungen 52L und 52R. Die Sekundärspannungswellenformen sind in Fig. 4C bzw. 4D dargestellt, und die algebraische Summe dieser Spannungen, angedeutet in Fig. 4E, wird an beide Röntgenröhren angelegt. Die Röhre 16L erzeugt Strahlung bei der positiven Halbwelle der kombinierten Spannung aus Fig. 4E,und die Röhre 16R erzeugt Strahlung bei den negativen Halbzyklen dieser Spannung. Die Frequenz der Impulszüge,die in Fig. 4a und 4b dargestellt sind, und demgemäß die Frequenz der schließlich an die Röntgenröhren angelegten und in Fig. 4e angedeuteten Spannung wird in diesem Ausführungsbeispiel zu 364 Hz gewählt.

Die Röntgenröhren 16L und 16R sind jeweils mit einem zugeordneten Heiztransformator 56L bzw. 56R versehen.

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Diese Heiζtransformatoren bestimmen die Höhe des Röntgenstromes durch die Röhren. Der Wert dieses Stromes wird abgebildet durch die Spannung, die am "heißen" Anschluß 55 des Widerstandes 54 in Serie mit den Hochspannungssekundärwindungen 52L, 52R erscheint. Diese Spannung wird über Leitungen 5 7L und 5 7R den jeweiligen Primärwindungen der Heiztransformatoren 56L/ 56R in eine Rückkopplungsschleife zugeführt, um so den Röntgenstrom auf dem gewünschten Wert zu halten.

Die Spannung in Kilovolt, angelegt an die Röntgenröhren, sollte ebenfalls auf einem bestimmten Wert gehalten werden, der bestimmt ist als eine Funktion der Zusammensetzung der Legierung, deren Dickenprofil gemessen werden soll, und außerdem als eine Funktion der gewünschten Nenndicke· Zu diesem Zweck sind die Hochspannungstransformatoren 25L, 26R jeweils mit einer Referenzwindung 51L, 52R auf der Primärseite des Transformators versehen, und diese Referenzwindungen erfassen die Spannung über der Sekundärseite und werden in einer Rückkopplungsschleife für die Steuerung der Treiberschaltkreise verwendet, um so die Sekundärspannung auf dem gewünschten Wert zu halten.

Fig. 5 zeigt schließlich die Seignalverarbeitungsschaltkreise der Vorrichtung, welche in einer Konsole in einigem Abstand von dem C-Rahmen "b in Fig. 1 montiert sein können. Die Signalverabeitungsschaltkreise in der Konsole haben ebensoviele Kanäle wie Detektoren 2o (Fig. 1) an der Walzstraße vorgesehen sind. Aus Gründen der Vereinfachung sind jedoch in Fig. 5 nur ein linker Kanal und ein rechter Kanal sowie der zentrale Kanal dargestellt.

Jeder Kanal in der Konsole umfaßt einen Eingangsverstärker 6o, der der Anpassung dient. Dieser Verstärker

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- 1ο -

empfängt sein Signal von dem Stromspannungswandler 48 hinter dem zugeordneten Detektor 2o, welche beide in dem C-Rahmen 1o angeordnet sind und in Fig. 1 dargestellt wurde.ru

In der Konsole wird das Signal von dem Anpaßverstärker 6o über ein Gatter 62 einem Spitzendetektor 64 zugeführt. Das Signal im Spitzendetektor 64 wird abgetastet und in eir . nem Integrator 66 integriert. Der Integrator 66 hat die Form, eines RC-Filters mit einer Zeitkonstante von beispielsweise. 5o doder 1oo Millisekunden/ um so ein zeitlich gewichtetes. _, Integral (oder einen Mittelwert) zu bilden. Die Wichtung, _ die jedem Impuls gegeben wird, nimmt exponentiell ab mit der Zeit, die nach Empfang des Impulses verstrichen ist, _:; so daß die zuletzt empfangenen Impulse die höchste Wirkung., haben, womit das Integral dauernd nachgestellt wird. . _r. ..

Die Gatter 62 der verschiedenen Kanäle werden durch einen Sequenzkontrollschaltkreis 7o geöffnet und geschlossen über Leitungen 72L für die linken Gatter 62L bzw. 62R _:..__-., für die rechnten Gatter 62R. Das zentrale Gatter 62C wird ..... betättigt zusammen mit sowohl den linken Gattern wie auch den rechten Gattern, weil der zentrale Kanal Strahlung sowohl von der linken wie auch von der rechten Röntgenröhre _,_r 16L, 16R empfängt. Die linken Gatter werden zeitlich geöffnet_r wenn die linke Röhre gepulst wird, und cLe rechten Gatter werden zeitlich geöffnet ,wenn die rechte Röhre gepulst wird. _._,.

Der Sequenzsteuerschaltkreis 7o steuert auch über,,: eine Leitung 73 einen Multiplexer 8o, der das integrierte Signal von jedem Integrator 66 erhält, und es seinerseits . , einem logarithmischen Verstärker 82 zuführt, der allen Kanälen gemeinsam zugeordnet ist. Der logarithmische Verstärker 82 linearisiert das Signal, da, wie oben erwähnt,

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das von den Detektoren erzeugte Signal sich exponentiell mit der Dicke des gemessenen Materials ändert entsprechend dem Bouque"sehen Gesetz. Der Ausgang des logarithmischen Verstärkers 82 wird über eine Leitung 84 zu einem Eingang 86 eines Differentialverstärkers 9o übertragen. Der andere Eingang 88 dieses Differentialverstärkers erhält ein Nullkorrektursignal für den entsprechenden Kanal. Diese Nullkorrektursignale sind im allgemeinen unterschiedlich von einem Kanal zu anderen und werden dem Differentialverstärker in Sequenz zusammen mitden integrierten Meßsignalen für die verschiedenen Kanäle zugeführt. Der Differentialverstärker 9o subtrahiert das Nullkorrektursignal/ das an seinem Eingang 88 empfangen wird, von dem Meßsignal, empfangen an seinem Eingang 86. Die Art und Weise, in der das Nullkorrektursignal für jeden Kanal erzeugt und gespeichert wird, soll später erläutert werden.

Der Ausgang des DifferentialVerstärkers 9o gelangt an eben Multiplizierschaltkreis 91, wo es in konventioneller Weise mit 1/.-^vx entsprechend dem oben erwähnten Bouque'-sehen Gesetz multipliziert wird. Der Faktor -*· ist der Absorptionskoeffizient des Materials, dessen Dicke zu messen ist. Der Faktor x, der in diesem Falle die Nenndicke des Materials ist, (zu unterscheiden von der tatsächlichen Dicke) wird so eingeführt, daß die resultierende Profilmessung ausgedrückt wird als eine prozentuale Abweichung (positiv oder negativ) von der Nenndicke. Die Funktion 1/ -^x wird erzeugt durch einen Funktionsgenerator 92, der seinen Eingang über einen Digital-AnalogWandler 93 von einem Digitalvorselektor 94 erhält, in dien die Nenndicke des Bandes manuell mittels Schalträdern eingegeben wird.

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Das Signal vom Multiplizierschaltkreis 91 gelangt an einen weiteren Multiplizierschaltkreis 95, wo es in konventioneller Weise mit einem Kompensationsfaktor multipliziert wird, damit die Veränderungen in der Zusammensetzung der zu messenden Legierung, abweichend von der Normzusammensetzung dieser Legierung, kompensiert werden. Dieser Kompensationsfaktor kann auch Änderungen der Temperatur beinhalten.

Das Ausgangssignal vom Multiplizierschaltkreis 95 gelangt über ein Gatter 96, gesteuert durch den Sequenzsteuerschaltkreis 7o über eine Leitung 78 an einen Pufferverstärker 9 8, von wo es zu dem Y-Eingang einer Anzeigekathodens trahlrc&re 1oo übertragen wird. Der Abszissen- oder X-Eingang der Kathodenstrahlröhre 1oo wird gesteuert von dem Sequenzsteuerschaltkreis 7o über eine Leitung 79 in übereinstimmungmit dem Multiplexer 8o. Die Kathodenstrahlröhre 1oo dient damit zum Demultiplexen der Signale und zeigt sie, etwa bei Io1, quer über der Kathodenstrahlröhre in Übereinstimmung mit den Positionen der Detektoren 2o (Fig. 1) quer zu dem zu messenden Band an.

Anstelle oder zusätzlich zu der Kathodenstrahlröhrenanzeige 1oo kann auch eine Säulenanzeige verwendet werden. Das Signal vom Gatter 96 gelangt zu einer Leitung 1o2 und über diese zu einem Demultiplexer 1o4, der gesteuert wird durch den Sequenzsteuerschaltkreis 7o über eine Leitung

Nach dem Demultiplexen der Signale entsprechend den jeweiligen Meßkanälen werden diese abgetastet und gespeichert durch Schaltkreise 1o6, von wo sie über Pufferverstärker 1o8 einer Säulenanzeige 11o zugeführt werden mit einem Kantenmeßgerät 112 für jeden Kanal.

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Der manuelle Vorselektor 9 4 für die Eingabe der Nenndicke des Bandes steuert auch die an die Röntgenröhren 16 angelegte Spannung. Das Digitalsignal vom Vorselektor 9 4 gelangt nach Umwandlung in analoge Form in dem Digital-Analog-Wandler 93 an einen Multiplizierschaltkreis 114, wo es mit dem Kompensationssignal multipliziert wird. Das Ausgangssignal vom Multiplizierschaltkreis 114 wird einem Funktionsgenerator 115 zugeführt, der die Funktion von χ (Nenndicke) in Übereinstimmung mit der die Anoden-Kathodenspannung der Röhre zu verändern ist, zugeführt wird, wobei diese Spannung mit zunehmender Nenndicke zunimmt. Der Funktionsgenerator 115 steuert einen Spannungsgenerator (Regulator) 116, der seinerseits die Treiberschaltkreise 3oL, 3oR steuert (auch in Fig. 1 gezeigt). Wie oben gezeigt, erzeugen diese Treiberschaltkreise die Rechteckwellenimpulsfolge, dargestellt in Fig. 4a und 4b, die an die Klemmen A, B der Transformator-Primärwindungen 5oL, R angelegt werden. Die Treiberschaltkreise 3o werden synchronisiert mit dem Sequenzsteuerschaltkreis 7o über eine Leitung 71.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen verschiedenen Meßkanälen wird auch die Dicke des Bandes längs säner Mittellinie in einem getrennten Kanal 5o erfaßt, der manchmal als Übersetzerkanal bezeichnet wird. Dieser Kanal 5o umfaßt einen Spitzendetektor 51, der das Meßsignal von dem zentralen Puffervestärker 6oC über ein Gatter empfängt, das gesteuert wird von dem Sequenzsteuerschaltkreis 7o über eine Leitung 76. Dieses Gatter (das nicht getrennt vom Spitzendetektor 51 dargestellt ist) wird ebenso wie das Gatter 62C des zentralen Meßkanals für die Impulse geöffnet, die sowohl von der linken als auch von der rechten Röntgenröhre erzeugt werden.

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Dem Spitzendetektor 51 ist ein logarithmischer Verstärker 52 zum Linearisieren des Signals nachgeschaltet, und diesem wiederum ist ein Integrator 5 3 nachgeschaltet in Form eines RC-Filters mit einer Zeitkonstante von etwa 5o oder 1oo Millisekunden. Das Ausgangssignal vom Integrator 5 3 wird multipliziert mit einem Kompensationssignal zum Kompensieren der Legierungszusammensetzung und, falls erwünscht, der Temperatur. Diese Multiplikation erfolgt in einem Multiplizierschaltkreis, der nicht dargestellt ist, jedoch ähnlich dem Multiplizierschaltkreis 95 des zentralen Meßkanals ausgebildet ist. Eine "Verschiebungs-"Spannung wird subtrahiert vom kompensierten Ausgangssignal, das vom Integrator 53 kommt, um so ein "Abweichungs-"-Signal abzuleiten. Die Verschiebungsspannung hat die gleiche Höhe wie das Meßsignal, wenn die gemessene Dicke gleich der voreingestellten Dicke ist (d.h. bei Nullabwichung) . Das Abweichungssignal wird dann über einen Pufferverstärker (nicht dargestellt) einem Verstärkungsfaktoreinstellschaltkreis 54 zugeführt, dessen Ausgangssignal angelegt wird einerseits über einen Pufferverstärker (nicht dargestellt) an ein Abweichungsmeßwerk 56 und andererseits über einen weiteren (nicht dargestellten) Pufferverstärker an einen automatischen Verstärkungssteuerschalktkreis 58. Der Ausgang von dem automatischen Verstärkungssteuer- oder Regelschaltkreis 5 8 kann im Betrieb des Walzwerks vewrendet werden zur Steuerung der Walzanlage, um so alle Abweichungen der tatsächlichen Mittelliniendicke des Bandes von der nominellen Dicke zu korrigieren.

Nachstehend wird die Ableitung der Nullkorrektur für jeden Kanal erläutert. Der Ausgang des logarithmischen Verstärkers 82, der an den Meßeingang 86 des Differentialverstärkers 9o angelegt ist, wird auch verbunden mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 12o, der das analoge

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Signal in Digitalform umformt. Der Ausgang des Wandlers wird parallel über Leitungen 122 den Eingängen einer Mehrzahl von drei mögliche Schaltzustände besitzende Verriegelungsschaltkreisen 124 zugeführt, von denen je ein Schaltkreis für jeden Kanal vorgesehen ist. Die Verriegelungsschaltkreise werden verwendet, um die Nullkorrektursignale in digitaler Form zu speichern. Die Ausgänge der Verriegelungsschaltkreise 124 werden parallel über Leitungen 126 mit dem Eingang eines gemeinsamen Digital-Analog-Wandlers 128 verbunden, dessen Ausgang verbunden ist mit dem Kofcektureingang 88 des DifferentialVerstärkers 9o.

Die Verriegelungsschaltkreise 124 haben jeweils zwei Steuereingänge, nämlich einen EIN-Steuereingang für die Steuerung des Eingangs des digitalen Korrektursignals in den Verriegelungsschaltkreis und einen AUS-Steuereingang für die Steuerung der nicht löschenden Auslese des Signals, das in dem Verriegelungsschaltkrei gesteuert ist. Die EIN- und AUS-Steuereingänge jedes Verriegelungsschaltkreise 124 werden getrennt für jeden Kanal von dem Sequenzsteuerschaltkreis 7o über eine Mehrzahl von Leitungen gesteuert, die gemeinsam mit 75 bezeichnet sind.

Im Betrieb eicht die Bedienungsperson zuerst die Vorrichtung durch Niederdrücken des Eichknopfes CAL auf dem Sequenzsteuerschaltkreis 7o. Dies führt autoamatisch dazu, daß die ausgewählten Normblenden von dem Normmagazin 32 (Fig. 1) in den Strahlengang beider Röntgenstrahllenbündel eingeführt werden. Diese Normblenden sind Teilen von Metallblech genormter Dicke und genormter Legierungszusammensetzung. Eine elektronische oder elektromechanische Regelschleife oder eine manuelle Steuerung (nicht dargestellt) führt alle notwendigen' Einstellungen an dem Ausgang des Funktionsgenerator s 115 aus, um eine Nullabweichung am Meßwerk 56 zu erzielen und damit auch eine Nullabweichung bei dem

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Regelkreis 58.

Der Sequenzsteuerschaltkreis betätigt daxin automatisch die EIN-Eingangssteuerung der Verriegelungsschaltkreise 124, wobei die Normblenden immer noch an Ort und Stelle sind. Dies führt dazu₇ daß das Meßsignal für jeden Kanal seinerseits von dem Analog-Digital-Wandler 12o in die jeweils zugeordneten Verriegelungsschaltkreise 124 gelangt, wo es in digitaler Form gespeichert wird. Die Signale, die in den Verriegelungsschaltkreisen gespeichert sind, repräsentieren demgemäß die Meßsignale für die verschiedenen Kanäle mit einer Nulldickenabweichung von der Normdicke. Die Normblenden werden dann aus den Strahlengängen herausbewegt. Wenn die Vorrichtung benutzt wird, um Bänder gleicher Dicke wie die Normblenden zu messen, wird das Meßsignal für jeden Kanal dasselbe sein wie das Nullkorrektursignal, das im Verriegelungsschaltkreis des entsprechenden Kanals gespeichert ist. Immer dann, wenn ein Meßsignal von dem Multiplexer 8o über den logarithmischen Verstärker 82 zu dem Meßeingang des Differentialverstärkers 9o gelangt, wird das Nullkorrektursignal für den entsprechenden Kanal aus dem Verriegelungsschaltkreis in nicht löschender Weise ausgelesen, und nach Rückwandlung in analoge Form mittels Digital-Analog-Wandler 128 wird es verglichen mit dem Meßsignal im Differentialverstärker 9o. Wenn das Band die gleiche dicke hat wie die bei der Eichung verwendeten Normblenden, wird jede Abweichung der Dicke des Bandes von der Nenndicke durch ein positives oder negatives Differenzsignal ausgedrückt, das vom Verstärker 9o kommt, wobei das Differenzsignal Null ist für eine Dickenabweichung Null.

Wenn andererseits die Nenndicke des Bandes abweicht von der Dicke der Normblende, so erhält man einen von Null

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abweichenden, jedoch konstanten Ausgang vom Differentialverstärker 9o für die Dickenabweichung Null. Die Anzeige kann jedoch dazu gebracht werden. Null zu zeigen durch Einstellung der Verstärkung der Pufferverstärker 9 8 und/oder 1o8 oder durch Nachstellung der Nullanzeige an der Kathodenstrahlröhrenanzeige 1oo oder der Säulenanzeige 11o.

In der beschriebenen Ausfuhrungsform war angenommen worden, daß die Detektoren in einer einzigen Linie quer zur Breite des Bandes angeordnet waren rechtwinklig zu dessen Bewegungsrichtung.

Um die Anzahl der Detektoren zu erhöhen, kann man ein Detektorfeld nach Fig. 6 verwenden. Bei diesem Feld sind die Detektoren in zwei Linien quer über die Breite des Bandes angeordnet, wobei die Detektoren der einen Linie versetzt sind relativ zu denen der anderen Linie.

Mit beiden Detektoranordnungen kann es geschehen, daß die Breite des Bandes kleiner ist als die des Detektorfeldes, so daß ein oder mehrere Detektoren an jedem Ende des Feldes nicht oder nicht ganz von dem Band überdeckt sind und deshalb die Röntgenstrahlung direkt von der Quelle empfangen (wie in Fig. 1 als Beispiel dargesetllt). Dies führt zu einem exzessiv hohen Signal in den entstehenden Kanälen, das als exzessiv dünnes Band interpretiert werden müßte.

Um dies zu vermeiden, umfaßt die Vorrichtung einen Exzessivsignaldetektor 13o, der die Signale von dem Multiplexer 8o empfängt und jene erfaßt, die eine vorgegebene Schwelle übersteigen. Der Exzessivsignaldetektor 13o ist verbunden mit dem Sequenzsteuerschaltkreis 7o über eine Leitung 74, wodurch der Kanal identifiziert werden kann,

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in dem ein exzessives Signal auftritt. Der Sequenzsteuerschaltkreis schließt dann das Gatter 96 über die Leitung 78, so daß das exzessive Signal die Anzeige nicht erreicht. Als zusätzliche Vorkehrung kann der Sequenzsteuerschaltkreis auch so ausgebildet sein, daß der Kanal unmittelbar einwärts desjenigen, in dem ein exzessives Signal auftritt, gesperr-t wird. Darüber hinaus können die äußersten Detektoren ein elektrisch betätigbares Polarisiergatter oder andere geeignete Dämpfungseinrichtungen aufweisen, angeordnet zwischen dem Kristall 44 und der Fotovervielfacherröhre 46, und betätigbar in Abhängigkeit von dem Detektor 13o, um das Licht zu dämpfen, das zwischen dem Kristall und der Fotovervielfacherröhre übertragen wird in dem Falle, daß en exzessives Signal erfaßt worden ist, womit die Erholungszeit verringert wird, die die Fotovervielf acherröhre nach Sättigung benötigt.

Schließlich können die Signalverarbeitungsschaltkreise nach Fig. 5 hinter dem Verstärker 82 so ausgebildet sein, daß sie hauptsächlich mit digitalen Signalen arbeiten, in welchem Falle der größere Teil der Schaltkreise einschließlich des Sequenzsteuerschaltkreises 7o in Form eines Mikroprozessors ausgebildet sein kann.

(Patentansprüche)

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Claims

Patentansprüche

1.] Durchstrahlungsdickenmeßvorrichtung für die
Messung des Profils eines durchlaufenden Bandes, gekennzeichnet durch

mindestens eine Röntgenröhre (16L oder 16R), die
auf einer Seite des Bandes (15) angeordnet ist zur Erzeugung eines Strahlenbündels (17L oder 17R) in Form eines
Fächers oder Vorhanges/ das das Band in einer Zone durchsetzt, die sich quer über zumindest einen Teil der Breite des Bandes im wesentlichen rechtwinklig zu dessen Bewegungsrichtung erstreckt,

eine Mehrzahl von auf der anderen Seite des Bandes angeordneten Strahlungsdetektoren (2o), die im Abstand voneinander zumindest auf einem Teil der Breite des Bandes
angeordnet sind entsprechend der bestrahlten Zone, und
für den Empfang von Strahlung ausgebildet sind, die das
Band in der Zone durchsetzt hat, und

Ausgangssignalverarbeitungsschaltkreise (Fig. 5), die mit den Detektoren gekoppelt sind zur Erzeugung entsprechender Ausgangssignale, die jeweils repräsentativ sind für die Dicke des Bandes in einem entsprechenden Teil der Zone.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (1oo) oder (11o) die auf die Aus-

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gangssignale ansprechend ausgebildet ist zur Erzeugung einer Anzeige, die repräsentativ ist für das Dickenprofil des Bandes (15).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Röntgenröhren (16L und 16R) vorgesehen sind, ausgebildet jeweils zur Erzeugung eines Strahlenbündels (17L und 17R) in Form eines Fächers oder Vorhangs, welche Röhren so orientiert sind, daß ihre entsprechenden Strahlungszonen ausgefluchtet sind quer über die Breite des Bandes (15) und einander in dem Bereich der Mittellinie des Bandes überlagern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Röntgenröhren (16L, 16R) in Gegentaktkonfiguration angeordnet sind, und daß Schaltkreise (26L, 26R, 3oL, 3oR) für deren alternierende impulsweise Ansteuerung vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignalverarbeitungs-Schaltkreise umfassen:

Verstärkerschaltkreise (82) , verbunden mit den Detektoren (2o) zur Erzeugung entsprechender Meßsignale, die jeweils repräsentativ sind für die von dem zugeordneten Detektor empfangene Strahlung, j

jedem Detektor zugeordnete Signalspeicherschaltkreise (124) für die Speicherung jeweils zugeordneter Korrektursignale entsprechend jeweils dem Wert des Meßsignals, erzeugt von dem entsprechenden Detektor, wenn das Band (15) durch eine Normblende (32) bekannter Dicke ersetzt wird, und

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Subtrahierschaltkra.se (9ο) , die bei durch die Vorrichtung laufendem Band betätigbar sind zum Subtrahieren jeweils des Korrektursignals von dem entsprechenden Meßsignal zwecks Erzeugung des betreffenden Ausgangssignals, wobei jedes Ausgangssignal repräsentativ ist für die Abweichung der Dicke des Bandes von der bekannten Dicke.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Multiplexschaltkreise (8o) für die sequentielle Verbindung der Verstärkerschaltkreise (82) mit jedem Detektor (2o), so daß die Ausgangssignale sequentiell erzeugt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Speicherschaltkreis (124) einen entsprechenden Digitalspeicher umfaßt und die Ausgangssignalerzeugerschaltkreise ferner umfassen:

einen Anialog-Digital-Wandler (12o)für die sequentielle Wandlung der entsprechenden, von jedem Detektor (2o) bei jeder Normblende (32) erzeugten Meßsignale in entsprechende Digitalwerte der Meßsignale und für das Einführen jedes Digitalwertes in den entsprechenden Digitalspeicher (124) als entsprechendes Korrektursignal, und

einen Digital-Analog-Wandler (128) für die sequentielle Auslese der Korrektursignale von jedem Digitalspeicher und Wandlung derselben in entsprechende Analogsignale für sequentielle Beaufschlagung der Subtrahierschaltkreise (9o).

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektor (2o) in einer einzigen geraden Linie senkrecht zur Bewegungssrichtung des Bandes

(15) angeordnet sind.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (2o) in zwei benachbarten parallelen geraden Linien senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bandes (15) angeordnet sind, wobei die Detektoren einer Linie relativ zu den Detektoren der anderen Linie versetzt liegen.

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