X射線測厚儀在線校正的方法

X射線測厚儀的測量精度會受到諸多因素的影響，例如X射線發生器射線強度的變化、待測帶材合金成分的變化、現場環境的溫度、濕度等。為了降低X射線發生器射線強度變化對測量精度的影響，提出一種X射線測厚儀在線校正方法，改進了X射線測厚儀的硬件裝置及軟件程序，實現實時修正X射線發生器射線強度對測量精度的影響，從而在不影響生產進度的同時，保證軋制帶材的公差要求。

X射線測厚儀是帶鋼生產過程中關鍵的檢測設備，是厚度控制系統(AGC)的重要組成部分。測量不同厚度的板材，可以通過調節高壓值來設置不同的射線強度以提高測量精度，這要求X射線發生器有很高的穩定性，但是對于測厚儀而言，影響其穩定性的因素很多，例如：生產中的因素，溫度變化、電磁干擾、元器件性能下降、油污水汽等；被測帶材合金成分的變化；X射線測厚儀本身的不穩定性，包括X射線的衰減、測頭的不穩定及加在高壓控制箱的不穩定等。

為了保證X射線測厚儀的測量精度及其穩定性，前人已經做了大量的工作。例如，上世紀60年代研制出的雙通道X射線測厚儀對穿過被測帶材的射線強度與穿過基準楔的射線強度進行差分處理，以降低由于射線強度的不穩定所帶來的影響。這類測厚儀結構復雜，對基準楔的加工要求及文職控制精度要求很高。隨著科技的發展，X射線測厚儀進入單通道時代，此類測厚儀對X射線強度的穩定性有著很高的要求。因此，針對單通道X射線測厚儀提出了一種在線校正的方法，實現對X射線測厚儀測量精度的實時修正。

一、X射線測厚儀測量精度的影響因素及其校正方法

在實際生產過程中，影響X射線測厚儀測量精度的因素很多，如生產環境因素，包括生產環境的溫度、濕度的變化、油污水汽等的干擾；生產現場的電磁干擾；被測帶材與標準板之間的高度差；被測帶材合金成分的變化；X射線測厚儀本身不穩定等。

針對不同的影響因素，有不同的校正方法來校正該種因素對測量精度的影響。例如在C型架的下臂裝有標樣箱，而測量待測帶材時是從C型架的喉隙處通過，這種標準板與實際測量的帶材的位置之間的高度差會導致測量的數據與實際數據之間存在偏差，因此要對測量值進行高度補償。

二、X射線測厚儀的系統組成

X射線測厚儀的系統組成主要包括C型架、X射線發生器、射線束分割器、主射線探測器及其檢測電路、副射線探測器及其檢測電路、終端操作臺及冷卻裝置。其具體實現方法為在C型架下臂安裝有X射線發生器、射線束分割器、副射線探測器及其檢測電路，在C型架的上臂安裝有主射線探測器及其檢測電路，被測帶材從C型架的喉隙處通過，檢測電路的信號電纜連接到終端操作臺，用于進行厚度計算和顯示以及接受操作人員的指令。

X射線發生器發出射線，經過射線束分割器將射線按比例分成兩束，主射線束穿過被測帶材后被安裝在C型架上臂的主射線探測器接收，并經其檢測電路轉換為電信號，該信號經過電纜傳送至終端操作臺；副射線束被副射線探測器接收，并經其檢測電路轉換成電信號，也通過信號電纜傳送至終端操作臺；這兩路代表射線強度的電信號經終端操作臺中的工控機測量系統進行處理后，算出被測帶材的厚度，然后輸出顯示該厚度值。

三、X射線測厚儀在線校正的實現方法

1、在線校正的硬件實現

較普通單通道X射線測厚儀，帶有在線校正功能的X射線測厚儀的系統組成包含有射線束分割器及兩套X射線探測器及其檢測電路，即主射線探測器及其檢測電路和副射線探測器及其檢測電路。射線束分割器安裝在C型架的下臂，主要作用是將總X射線按照比例分成兩束；主射線探測器及其檢測電路安裝在C型架的上臂，主要作用為檢測穿過被測帶材的X射線的強度；副射線探測器及其檢測電路安裝在C型架的下臂，主要用來檢測X射線束總強度的變化。

2、在線校正的軟件實現

實現X射線測厚儀的在線校正需完成以下四個工作步驟：

diyi步：調整射線束分割器出口的大小，使主、副射線束有恰當的比例；即在測厚儀調試階段，調整射線束分割器出口的大小，使主、副射線束有恰當的比例，以保證既要滿足測量帶材時應有的射線強度，又要滿足對副射線束的測量有足夠的靈敏度。在X射線測厚儀處于全輻射狀態時，主、副射線束經各自對應的射線探測器及其檢測電路的處理后得到相應的測量電信號分別為E1、E2。

第二步：對X射線測厚儀進行標定，求取相應的標定曲線；在X射線測厚儀突入生產使用前，需要對其進行標定，這一過程是指在C型架喉隙處放入不同厚度的標準板，并分別測量出對應的電壓值，從而可以得到一條有薄到厚的標準板厚度與對應測量電壓構成的曲線，此標定曲線用于測厚儀在測量中計算厚度時使用。在標定的初始，即在求取厚度為0時的對應測量電壓E1時(即全輻射狀態)，同時測量出副射線束對應的檢測電路的測量電壓值E2，由此可得到K=E1/E2，并記錄、存儲。

第三步：監測X射線源輻射強度的變化這一步的工作是通過副射線束及其對應的副探測器與檢測電路來完成。在X射線測厚儀處于測量工作狀態時，副探測器對副射線束的測量，實際上即是對X射線源輻射強度的監測，而且副探測器始終測量著副射線束的輻射強度；一旦X射線源的輻射強度發生變化時，副探測器即可測量出副射線束的輻射強度的變化。

第四步：當X射線源的輻射強度發生一定量的變化時進行在線校正；在X射線測厚儀處于測量狀態時，如果副射線束及其對應的副探測器與檢測電路測量得到的E2值變化超出一定的百分比時，說明X射線源的輻射強度發生了變化，這會使主射線束的輻射強度變化也達到了一定的百分比，這樣的變化會造成一定的測量誤差。

故此時就要進行在線校正：即通過在標定時得到E1與E2的關系，求出此時主射線束通道中的E1’，E1’代表了在全輻射狀態下由于X射線源總輻射強度的變化而形成的主探測器與檢測電路應有的測量電壓值；然后，根據E1與E1’的比值去修正標定曲線中的數據，完成對標定曲線的修正，進而實現實時測量中的對誤差校正。

四、結束語

X射線測厚儀在線校正能在實時測量中校正由于射線強度變化時引起的計算誤差。如果沒有射線束分割器，及副探測器與檢測電路，當X射線源的總輻射強度發生變化時，會在檢測電路的輸出電壓上反映出來，但由于用于測量板帶的主射線束中有板帶穿過，因而無法判斷是板帶厚度發生了變化，還是射線強度發生了變化。具有在線校正功能的X射線測厚儀消除了射線強度變化對測量精度的影響，為軋機厚度控制系統提供了準確的厚度測量值，有助于提高軋機的控制精度，以保證所軋制帶材的公差要求。