X射线测厚仪的工作原理

一、X射线测厚仪的测量原理

X射线测厚仪原理是根据X射线穿透被测物时的强度衰减来进行转换测量厚度的，即测量被测钢板所吸收的X射线量，根据该X射线的能量值，确定被测件的厚度。由X射线探测头将接收到的信号转换为电信号，经过前置放大器放大，再由专用测厚仪操作系统转换为显示给人们以直观的实际厚度信号。

X射线源辐射强度的大小，与X射线管的发射强度和被测钢板所吸收的X射线强度相关。一个在系统量程范围内的给定厚度，为了确定其所需的X射线能量值，可利用M215型X射线检测仪进行校准。在检测任一特殊厚度时，系统将设定X射线的能量值，使检测能够顺利完成。

在厚度一定的情况下，X射线的能量值为常量。当安全快门打开，X射线将从X射线源和探头之间的被测钢板中通过，被测钢板将一部分能量吸收，剩余的X射线被位于X射线源正上方的探头接收，探头将所接收的X射线转换为与之大小相关的输出电压。如果改变被测钢板的厚度，则所吸收的X射线量也将改变，这将使探头所接收的X射线量发生变化，检测信号也随之发生相应的变化。

二、X射线测厚仪的特点

相比同位素测厚仪信号噪音大的问题，X射线测厚仪具有信号噪音非常小的主要优点，根据厚度选择使用合适的X射线管电压等级，不同的电压等级产生的X射线的能量级可以对X射线管进行优化。此外，X射线在安全方面也同样优于同位素。在生产过程中，生产线断带和停机不可避免，在这种情况下，X射线可以通过关闭快门的方式切断X射线，有效防止电离辐射对人体的伤害，保护生产线上操作人员的安全。

而同位素放射源却无法关闭，只有借助防辐射工具被动防御辐射对人体造成的伤害。在放射源处理方面，因为同位素放射源使用完毕后，不得随意丢弃必须由国家相关部门保管，支付高额保管费用，直至完全衰变。而X射线放射源是电离辐射，当高压关闭后，将无X射线产生。

三、X射线测厚仪系统组成

X射线测厚仪系统由“C”型架、HMI站、控制柜和通信系统组成。“C”型架安装在现场机架之间，钢带从“C”型架之间通过。“C”型架内固定有X射线源及高压发生器和电离室检测器及信号处理单元。IMS控制柜置于轧机自动化室，控制柜内装有厚度计算单元和X射线源控制单元。HMI站对测厚仪系统操作和维护。整个测厚仪系统通过以太网和生产线上的自动化及二级系统进行通信。

1.X射线发射源

X射线管、冷却系统、高压发生器构成了X射线发射源。X射线管包括一个阴极灯丝和一个阳极靶。加热后的阴极灯丝能够产生电子束，将高压加在阴极灯丝与阳极靶上，电子束撞击钨制的阳极靶产生出连续光谱的X射线。阴阳极间的电势差与阴极灯丝的电流决定X射线的强度。

2.高压发生器

高压发生器置于C型架的内部，包括控制电路和一个高频直流开关电源，根据测量厚度自动调整Z合适的KV档值，实现对阴阳极之间的电压和阳极电流的闭环控制。高压发生器与控制器(控制X射线的电流和电压)分成独立的两个单元。高压发生器与KV电压电缆均置于C型架中，通过不带高压电的电缆与控制器连接，从而提高设备的安全性和系统的控制精度。

3.X射线电离室

X射线电离室是一个密封的钢结构，内部充满惰性气体，阴阳两极装于电离室两侧。当电离室接收到X射线时，电离室里的惰性气体的电子被激发，脱离原先的活动轨道，从原子中逃出，在电压作用下奔向阳极。原来的中性原子也变成阳性而奔向阴极。这样就在整个回路中产生了电流。通过检测电流的大小便能得到被测物体的厚度。

4.C型架

C型架用高强度钢做成，配有水冷和空气吹扫。水冷单元用于X射线管冷却，内部自循环，所需冷却水一次填充，水质为脱盐水。由于轧机区的工况一般较差，X射线头需要空气吹扫来清洁。X射线管所需高压单元位于 C型架上，和外部低压单元连接，这样可以避免长距离的高压电缆带来的危险。C型架的位置有工作位和维修位，采用电机驱动，通过本地与远程操作面板操作。

四、X射线测主要技术参数

X射线管电压：10-160KV(取决于带钢的厚度)

测量范围：　0.1-6.5mm

响应时间：　1-10ms

测量精度：　±0.1%，小于 ±0.2μm

五、X射线测厚仪日常维护

(1)X射线测厚仪冷却系统包括X光源与检测器的冷却，在日常维护的过程中要保证测厚仪在正常温度下工作，以防止射线管温度过高，缩短使用寿命。(2)操作人员应认真检查压缩空气的洁净和压力的稳定，保证C型架吹扫空气的清洁，放射源口无脏污。(3)经常关注冷却水流量及冷却系统温度，以及冷却系统内脱盐水是否变质脏污，及时更换。(4)按周期的对测厚仪进行标定，以保证测量精度。(5)定期检查C型架的极限开关与行走机构，防止C型架晃动。

六、X射线测厚仪与γ射线测厚仪比较

(1)物理特性

X射线束能缩减为很小的一点，其结构几何形状不受限制，而γ射线则不能做到，因此光子强度会急骤减少以致噪音大幅度增加。

(2)信号/噪音比

X射线测厚仪：X射线的高光子输出，能带来比γ射线在相同时间常数下约好10倍的噪音系数。

(3)反应时间

X射线测厚仪为高光子输出，其时间常数很小，作为AGC系统的快速调节是非常有利的。γ射线测厚仪的时间常数约为5～10倍。

(4)测量精度

γ射线源的选定能量是单一能源，无法改变，保证了0～1mm内的精度(T2料)，2～3mm就难以保证同样精度。而X射线测厚仪为X射线管发射高光子能量；操作人员通过选择噪音曲线上的每一标称值电压KV能自动变化到Z佳值的位置。确保1～4mm内任一品种的测量精度(指60KV～80KV时)。

(5)适用范围

对于多种铜合金的测量，X射线测厚仪适应性比γ射线测厚仪宽，效果好。

(6)安全与环保

γ射线测厚仪射源采用的同位素；同位素是一种放射性元素，测量带材时都是同一能量，测量精度不准，测量噪声大。射线能量不可调节和控制，长期使用导致环境污染、人身受到伤害。X射线测厚仪的射源采用X射线管，可控制和关断射线源。X射线测厚仪在不使用时不发出辐射，仅在操作时在带材方向发出范围较小的光束。安全环保，测量精确。