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X射线测厚仪在线校正的方法

X射线测厚仪的测量精度会受到诸多因素的影响,例如X射线发生器射线强度的变化、待测带材合金成分的变化、现场环境的温度、湿度等。为了降低X射线发生器射线强度变化对测量精度的影响,提出一种X射线测厚仪在线校正方法,改进了X射线测厚仪的硬件装置及软件程序,实现实时修正X射线发生器射线强度对测量精度的影响,从而在不影响生产进度的同时,保证轧制带材的公差要求。


X射线测厚仪是带钢生产过程中关键的检测设备,是厚度控制系统(AGC)的重要组成部分。测量不同厚度的板材,可以通过调节高压值来设置不同的射线强度以提高测量精度,这要求X射线发生器有很高的稳定性,但是对于测厚仪而言,影响其稳定性的因素很多,例如:生产中的因素,温度变化、电磁干扰、元器件性能下降、油污水汽等;被测带材合金成分的变化;X射线测厚仪本身的不稳定性,包括X射线的衰减、测头的不稳定及加在高压控制箱的不稳定等。


为了保证X射线测厚仪的测量精度及其稳定性,前人已经做了大量的工作。例如,上世纪60年代研制出的双通道X射线测厚仪对穿过被测带材的射线强度与穿过基准楔的射线强度进行差分处理,以降低由于射线强度的不稳定所带来的影响。这类测厚仪结构复杂,对基准楔的加工要求及文职控制精度要求很高。随着科技的发展,X射线测厚仪进入单通道时代,此类测厚仪对X射线强度的稳定性有着很高的要求。因此,针对单通道X射线测厚仪提出了一种在线校正的方法,实现对X射线测厚仪测量精度的实时修正。

X射线测厚仪测量精度的影响因素.png

一、X射线测厚仪测量精度的影响因素及其校正方法

在实际生产过程中,影响X射线测厚仪测量精度的因素很多,如生产环境因素,包括生产环境的温度、湿度的变化、油污水汽等的干扰;生产现场的电磁干扰;被测带材与标准板之间的高度差;被测带材合金成分的变化;X射线测厚仪本身不稳定等。


针对不同的影响因素,有不同的校正方法来校正该种因素对测量精度的影响。例如在C型架的下臂装有标样箱,而测量待测带材时是从C型架的喉隙处通过,这种标准板与实际测量的带材的位置之间的高度差会导致测量的数据与实际数据之间存在偏差,因此要对测量值进行高度补偿。


二、X射线测厚仪的系统组成

X射线测厚仪的系统组成主要包括C型架、X射线发生器、射线束分割器、主射线探测器及其检测电路、副射线探测器及其检测电路、终端操作台及冷却装置。其具体实现方法为在C型架下臂安装有X射线发生器、射线束分割器、副射线探测器及其检测电路,在C型架的上臂安装有主射线探测器及其检测电路,被测带材从C型架的喉隙处通过,检测电路的信号电缆连接到终端操作台,用于进行厚度计算和显示以及接受操作人员的指令。


X射线发生器发出射线,经过射线束分割器将射线按比例分成两束,主射线束穿过被测带材后被安装在C型架上臂的主射线探测器接收,并经其检测电路转换为电信号,该信号经过电缆传送至终端操作台;副射线束被副射线探测器接收,并经其检测电路转换成电信号,也通过信号电缆传送至终端操作台;这两路代表射线强度的电信号经终端操作台中的工控机测量系统进行处理后,算出被测带材的厚度,然后输出显示该厚度值。


X射线测厚仪的系统组成.png

三、X射线测厚仪在线校正的实现方法

1、在线校正的硬件实现

较普通单通道X射线测厚仪,带有在线校正功能的X射线测厚仪的系统组成包含有射线束分割器及两套X射线探测器及其检测电路,即主射线探测器及其检测电路和副射线探测器及其检测电路。射线束分割器安装在C型架的下臂,主要作用是将总X射线按照比例分成两束;主射线探测器及其检测电路安装在C型架的上臂,主要作用为检测穿过被测带材的X射线的强度;副射线探测器及其检测电路安装在C型架的下臂,主要用来检测X射线束总强度的变化。


2、在线校正的软件实现

实现X射线测厚仪的在线校正需完成以下四个工作步骤:


diyi步:调整射线束分割器出口的大小,使主、副射线束有恰当的比例;即在测厚仪调试阶段,调整射线束分割器出口的大小,使主、副射线束有恰当的比例,以保证既要满足测量带材时应有的射线强度,又要满足对副射线束的测量有足够的灵敏度。在X射线测厚仪处于全辐射状态时,主、副射线束经各自对应的射线探测器及其检测电路的处理后得到相应的测量电信号分别为E1、E2。


第二步:对X射线测厚仪进行标定,求取相应的标定曲线;在X射线测厚仪突入生产使用前,需要对其进行标定,这一过程是指在C型架喉隙处放入不同厚度的标准板,并分别测量出对应的电压值,从而可以得到一条有薄到厚的标准板厚度与对应测量电压构成的曲线,此标定曲线用于测厚仪在测量中计算厚度时使用。在标定的初始,即在求取厚度为0时的对应测量电压E1时(即全辐射状态),同时测量出副射线束对应的检测电路的测量电压值E2,由此可得到K=E1/E2,并记录、存储。


X射线测厚仪在线校正.png


第三步:监测X射线源辐射强度的变化这一步的工作是通过副射线束及其对应的副探测器与检测电路来完成。在X射线测厚仪处于测量工作状态时,副探测器对副射线束的测量,实际上即是对X射线源辐射强度的监测,而且副探测器始终测量着副射线束的辐射强度;一旦X射线源的辐射强度发生变化时,副探测器即可测量出副射线束的辐射强度的变化。


第四步:当X射线源的辐射强度发生一定量的变化时进行在线校正;在X射线测厚仪处于测量状态时,如果副射线束及其对应的副探测器与检测电路测量得到的E2值变化超出一定的百分比时,说明X射线源的辐射强度发生了变化,这会使主射线束的辐射强度变化也达到了一定的百分比,这样的变化会造成一定的测量误差。


故此时就要进行在线校正:即通过在标定时得到E1与E2的关系,求出此时主射线束通道中的E1’,E1’代表了在全辐射状态下由于X射线源总辐射强度的变化而形成的主探测器与检测电路应有的测量电压值;然后,根据E1与E1’的比值去修正标定曲线中的数据,完成对标定曲线的修正,进而实现实时测量中的对误差校正。


四、结束语

X射线测厚仪在线校正能在实时测量中校正由于射线强度变化时引起的计算误差。如果没有射线束分割器,及副探测器与检测电路,当X射线源的总辐射强度发生变化时,会在检测电路的输出电压上反映出来,但由于用于测量板带的主射线束中有板带穿过,因而无法判断是板带厚度发生了变化,还是射线强度发生了变化。具有在线校正功能的X射线测厚仪消除了射线强度变化对测量精度的影响,为轧机厚度控制系统提供了准确的厚度测量值,有助于提高轧机的控制精度,以保证所轧制带材的公差要求。


2004-11-02 浏览次数:4457次
本文来源:https://www.yiqi.com/daogou/detail_1361.html
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