JPH0311646B2 - - Google Patents

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JPH0311646B2
JPH0311646B2 JP11764084A JP11764084A JPH0311646B2 JP H0311646 B2 JPH0311646 B2 JP H0311646B2 JP 11764084 A JP11764084 A JP 11764084A JP 11764084 A JP11764084 A JP 11764084A JP H0311646 B2 JPH0311646 B2 JP H0311646B2
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JP
Japan
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radiation
tubular material
wall thickness
amount
detector
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JP11764084A
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Norio Konya
Yutaka Funyu
Kyoshi Okumura
Masami Shimizu
Shigetada Matsushita
Asao Monno
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JFE Steel Corp
Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
    • G01B15/025Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness by measuring absorption

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、管状材の放射線透過式肉厚測定装置
に係り、特に、継目無鋼管等の肉厚をオンライン
で測定する際に用いるのに好適な、管状材を透過
した放射線の減衰量に基づいて、管状材の肉厚を
測定する管状材の放射線透過式肉厚測定装置の改
良に関する。
【従来の技術】
一般に、鉄鋼業における管状材の製造(圧延)
工程において、その肉厚を管理する際には、高精
度の肉厚測定が要求される。又、生産性を高める
ためには、製造の流れ工程を止めることなく、オ
ンラインで肉厚を測定できることが重要であると
共に、管状材が高温になる熱間工程にあつては、
非接触で測定可能であるだけでなく、管状材から
できる限り離れた位置から測定可能であることが
望まれる。 このような条件を満足する従来の放射線透過式
肉厚測定装置としては、第6図に示す如く、互い
に所定角度、例えば60゜で交差する2本の放射線
ビームを管状材10に向けて放射するための、固
定フレーム100の上側に配置された第1及び第
2のγ線源102,104と、該γ線源102,
104から放射され、管状材10の中空部分を透
過してくる放射線ビームを各々検出するための、
前記固定フレーム100の下側に配置された第1
及び第2の放射線検出器106,108と、前記
第1のγ線源102による放射線ビーム及び第2
のγ放射線源104による放射線ビームの両者と
所定角度、例えば60゜で交差する放射線ビームを
管状材10に向けて放射するための、可動フレー
ム110の一方側に配置された第3のγ線源11
2と、該第3のγ線源112から放射され、管状
材10の中空部分を透過してくる放射線ビームを
検出するための、前記可動フレーム110の他方
側に配置された第3の放射線検出器114とを備
え、前記各γ線源102,104,112による
放射線ビームが管状材10の所定位置を過ぎるよ
うにした時の各放射線検出器106,108,1
14で検出される放射線の量から、管状材10の
肉厚を測定するようにしたものが、特開昭56−
46406に開示されている。第6図において、11
6は、管状材10の搬送ローラ、118は、前記
可動フレーム110を図の上下方向に移動させる
ための可動フレーム駆動装置である。 この第6図に示したような肉厚測定装置におい
ては、γ線源及び放射線検出器と管状材10との
相対的位置関係が重要な意味を持つている。即
ち、第7図に示すように、第1のγ線源102か
ら放射されて第1の放射線検出器106に入射す
る放射線ビームと、第2のγ線源104から放射
されて第2の放射線検出器108に入射する放射
線ビームと、第3のγ線源112から放射されて
第3の放射線検出器114に入射する放射線ビー
ムとにより構成される正三角形ABCの各頂点が、
管状材10の公称外径と内径の平均値(以下、中
央径と称する)を直径とする円の円周上にくるよ
うに、可動フレーム110を位置決めする必要が
ある。 しかしながら、管状材10は搬送ローラ116
により運搬されているため、第7図において、Z1
−Z2軸、Z3−Z4軸の各方向に常時振動しており、
3本の放射線ビームにより形成される正三角形
ABCの各頂点を、管状材10の中央径の円周上
に正確に維持することは、例え搬送ローラ116
に防振ローラ(図示省略)を付加する等の手段を
講じたとしても、相当に困難である。又、係る防
振ローラ等の付加設備自体も技術的並びにコスト
的に問題を含んでいるが、搬送ローラの防振対策
を充分に施さない限り、第6図に示した従来の肉
厚測定装置は、測定原理的に振動による誤差(以
下心振れ誤差と称する)を生じるという問題点が
あつた。このため、実際問題としては、防振ロー
ラを搬送ローラ116に併せ用いることにより、
管状材10の心振れを極力抑え、心振れ誤差の発
生を極力最小にする試みがなされているが、充分
とは言えなかつた。 一方、従来提案された他の放射線による鋼管の
肉厚測定方法としては、特開昭54−114263に開示
されているように、鋼管の外方から該鋼管に照射
された放射線が、鋼管の内面に接して透過した時
に減衰量が最大となり、外面に接して透過した時
に減衰量が最小となることを利用して、減衰量の
最大点と最小点を検出し、両者の間隔から鋼管の
肉厚を測定する方法がある。 しかしながら、この方法の場合、放射線源とし
て30Ci(キユーリ)程度の放射性物質を用いたと
しても、数mm〜40mm程度の肉厚の鋼管を測定する
場合、放射性物質からの放射線量の統計的なゆら
ぎ現象を考慮すると、どうしても測定に20ミリ秒
〜1秒程度の時間を要し、この間、測定対象の鋼
管は静止していることを要求される。このため、
この測定方法は、振動を伴なつて搬送されてくる
鋼管のオンラインでの肉厚測定には適していない
という問題点がある。又、放射線源から放射線を
投射するためのスリツトの幅を2mm程度とし、放
射線の鋼管透過像をテレビカメラで撮影するよう
に構成すると、テレビカメラの分解能としては1
mm程度しか期待できないので、結局、本方法によ
る鋼管肉厚の測定精度は、鋼管用厚み計の数
10μmという測定精度に比し、劣つた精度になら
ざるを得ないという問題点を有していた。
【発明が解決しようとする問題点】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、搬送中の管状材に心振れが起きて
も、肉厚測定結果に心振れ誤差が原理的に生じる
ことがなく、しかも測定精度の高い管状材の放射
線透過式肉厚測定装置を提供することを目的とす
る。
【問題点を解決するための手段】
本発明は、管状材を透過した放射線の減衰量に
基づいて、管状材の肉厚を測定する管状材の放射
線透過式肉厚測定装置において、放射線ビームを
管状材に向けて平行に近い扇状に放射するため
の、放射線検出器から離れた位置に配置された単
一の放射線源と、該放射線源から放射され、管状
材の軸心両側を含む中空部分を透過してくる放射
線ビームを検出するための、前記放射線源から一
定距離の管状材近傍位置で、その横方向に略並置
される複数個の放射線検出器とを備え、各放射線
検出器により検出される放射線の量を結ぶ曲線を
関数近似して、その量大値から放射線源と管状材
の軸心を結ぶ直線上の肉厚を測定することとし
て、前記目的を達成したものである。
【作用】
本発明においては、第1図に示す如く、管状材
10が無い場合の放射線検出量を同一にするため
に、単一の放射線源12と複数個(第1図では7
個)の放射線検出器14A〜14Gの距離が一定
になるように、管状材10を挟んで放射線源12
と放射線検出器14A〜14Gを対置させる。こ
の場合、放射線ビームを見かけ上平行ビームに近
いものにするために、放射線源12と放射線検出
器14A〜14Gの距離は極力長くし、一方、管
状材10と放射線検出器14A〜14Gの距離は
極力短くする。又、後述する関数近似を簡略化す
るためには、放射線検出器14A〜14Gの全体
有効検出幅を、管状材10の内径が最小で、その
心振れが最大の場合でも、管状材10の中空部分
を透過して入射される放射線ビームのみを検出す
る幅とするとよい。なお、各放射線検出器14A
〜14Gは同一のものを使用し、後述する関数近
似の精度を良くするために、極力有効検出幅の小
さいものを使用し、場合によつては千鳥状に配置
してもよい。 第1図に示すような本発明の構成を採用する
と、各放射線検出器14A〜14Gで検出される
放射線検出量は、第2図に示す如くとなる。従つ
て、本発明においては、各放射線検出量を結ぶ曲
線を、例えば次式で示すような6次多項式で近似
し、全体有効検出幅について最大の検出量Nを求
める。 y=a6x6+a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x1+a0
……(1) ここで、yは放射線検出量、xは、各放射線検
出器の放射線検出器14Aからの相対距離、a6
a0は係数である。 前出(1)式で示される6次多項式を用いて求めら
れる最大検出量Nは、放射線源12と管状材10
の軸心を結んだ直線が、管状材10と交わる2箇
所の肉厚tの平均値により変化し、一般に次式の
関係が成立する。 N=N0exp(−μt) ……(2) ここで、N0は、管状材10が存在しない場合
に各放射線検出器14A〜14Gにより均一に検
出される放射線量、μは、吸収係数である。 前出(2)式に含まれる放射線量N0は予め測定し
ておくことができ、又、吸収係数μは予め較正試
験で知ることができるので、前出(2)式の関係から
肉厚tを求めることができる。 次に、本発明方法における管状材10の心振れ
による測定誤差について考察する。まず、第1図
のZ3−Z4方向の心振れについては、前述したよう
に、放射線源12と放射線検出器14A〜14G
間、及び管状材10と放射線検出器14A〜14
G間の距離を適切にすることに加え、各放射線検
出器14A〜14Gの有効検出幅を極力小さくす
ることによつて、放射線ビームが見かけ上平行ビ
ームに近くなるため、実用上Z3−Z4方向の心振れ
による誤差は問題外にすることができる。又、Z1
−Z2方向の心振れについても、前述の如く関数近
似で最大検出量Nを求めることにより、常に前述
の肉厚tを測定することができるので、結局心振
れによる誤差は原理的に無視できる。
【実施例】
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。 本実施例では、第3図に示す如く、放射線源1
2を、C字状の固定フレーム20の上側に固定
し、一方、放射線検出器14A〜14Gを、同じ
く固定フレーム20の下側に円弧状に固定するこ
とによつて、放射線源12と放射線検出器14A
〜14G間の距離を一定値1mとし、又、管状材
10の外面から放射線検出器14A〜14Gまで
の距離を約10mmとしている。又、前記放射線源1
2としては、137Cs30Ciを使用し、放射線検出器
14A〜14Gとしては、プラスチツクシンチレ
ータと光電子増倍管を一体化した有効検出幅10mm
の検出器を7個組合わせて用いている。この放射
線検出器14A〜14Gの個数は、関数近似の精
度上、5〜7個以上が適切である。この放射線検
出器14A〜14Gは、管状材10からの放熱に
よる影響を防ぐため、冷却されている。第3図に
おいて、22は、管状材10の心振れを極力少く
するためのピンチローラである。 本実施例における関数近似は、第4図に示すよ
うにして行われる。即ち、X軸には各検出器の相
対距離、Y軸には、各検出器の放射線検出量を取
る。これまでの経験により、前出(1)式で示した如
く6次多項式で近似するのが最も好ましいことが
わかつているので、その例で説明する。つまり、
xA〜xG、xA 2〜xG 2、……、xA 6〜xG 6を計算し、yA
〜yGと重回帰分析を行うことにより、前出(1)式の
係数a6〜a0を求めることができ、関数近似を行う
ことができる。 更に最大検出量Nを求めるには、x=xA〜xG
の間を、例えば0.1mm毎に区切り、逐次xの値を
前出(1)式に代入して計算していけばよい。なお、
これらの演算は、マイクロコンピユータを用いて
高速で処理することができる。 以上のようにすることによつて、例えば管状材
10の心振れが最大±10mm程度であれば、本実施
例の場合、内径が90mm程度以上の管状材10の肉
厚を測定することができる。これ以下の内径のも
のを測定する必要がある場合は、例えば各放射線
検出器を紙面垂直方向に2〜3列の千鳥状配列に
して、放射線検出器の有効幅を小さくすればよ
い。 又、同様な肉厚測定を2箇所以上で行いたい場
合には、第5図(2箇所の場合)に示すように構
成すればよい。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、管状材の
心振れによる測定誤差を原理的になくすことがで
き、従つて、搬送中の管状材に心振れが起きて
も、肉厚測定結果に心振れ誤差が原理的に生じる
ことがない。又、測定精度も高い。従つて、精度
の高い肉厚測定を、オンラインで行うことが可能
となるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の原理を説明するための、管
状材に対する放射線源及び放射線検出器の配置を
示す断面図、第2図は、同じく、各放射線検出器
の相対距離と放射線検出量の関係の例を示す線
図、第3図は、本発明が採用された放射線透過式
肉厚測定装置の実施例の構成を示す断面図、第4
図は、前記実施例における各放射線検出器の相対
距離と放射線検出量の関係の例を示す線図、第5
図は、本発明に係る放射線透過式肉厚測定装置の
変形例の構成を示す断面図、第6図は、従来の放
射線透過式肉厚測定装置の一例の構成を示す断面
図、第7図は、前記従来例における測定原理を説
明するための拡大断面図である。 10……管状材、12……放射線源、14A〜
14G……放射線検出器、N……最大検出量、t
……肉厚。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 管状材を透過した放射線の減衰量に基づい
    て、管状材の肉厚を測定する管状材の放射線透過
    式肉厚測定装置において、 放射線ビームを管状材に向けて平行に近い扇状
    に放射するための、放射線検出器から離れた位置
    に配置された単一の放射線源と、 該放射線源から放射され、管状材の軸心両側を
    含む中空部分を透過してくる放射線ビームを検出
    するための、前記放射線源から一定距離の管状材
    近傍位置で、その横方向に略並置される複数個の
    放射線検出器とを備え、 各放射線検出器により検出される放射線の量を
    結ぶ曲線を関数近似して、その量大値から放射線
    源と管状材の軸心を結ぶ直線上の肉厚を測定する
    ことを特徴とする管状材の放射線透過式肉厚測定
    装置。
JP11764084A 1984-06-08 1984-06-08 管状材の放射線透過式肉厚測定装置 Granted JPS60260807A (ja)

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