摘要：介紹了X射線測厚儀的組成原理以及技術(shù)特點(diǎn)，對其應(yīng)用過程中出現(xiàn)的一些問題提出解決方案。 關(guān)鍵字：X射線 測厚儀 AGC 1、概述 測厚儀作為一種在線測量板材厚度的精密儀器，在整個軋機(jī)的AGC控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位。它為AGC系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)厚度偏差信號，信號的準(zhǔn)確和靈敏度直接影響了軋制板材的厚度質(zhì)量。 Radiometrie（瑞美）RM 215測厚儀可為帶鋼提供精確，高速的非接觸式厚度測量。它采用模塊化設(shè)計(jì)，配置靈活，維護(hù)簡便，經(jīng)濟(jì)且性能指標(biāo)優(yōu)異。用戶能夠根據(jù)RM 215測厚儀提供的，對測量結(jié)果的絕對值或偏差的實(shí)時(shí)的反饋，來提高產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，RM 215測厚儀因其響應(yīng)速度快、噪聲低、精度高而在冷熱軋線得到廣泛應(yīng)用。 2、X射線測厚儀的組成原理以及技術(shù)特點(diǎn) 2.1、測厚儀組成 Radiometrie（瑞美）RM 215測厚儀的典型平面布置圖1： 測厚儀主要由主控制柜、接線箱、報(bào)警燈、C 型架等部分組成 2.1.1、C 型架　　 C 型架位于軋線精軋機(jī)組后，包括機(jī)械部分、探頭、放射源、接收源等；X射線探測頭，高壓源均由國外進(jìn)口，分辨率高，響應(yīng)時(shí)間短，使測量數(shù)據(jù)更精確，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。 機(jī)械部分由一個C型框架、一個驅(qū)動氣缸、前后限位等組成，在C型框架下部里面，有一個控制、校準(zhǔn)用小氣缸及其輔助機(jī)構(gòu)，通過CRT觸摸屏的軟件控制按鈕可以驅(qū)動氣缸進(jìn)行測量、校準(zhǔn)、屏蔽等操作。 放射源在C型架的下臂內(nèi)的一個黑色鉛盒中，并在上面開了一個快門，用來控制放射線的通斷。位于源盒正上方，C型架上臂的圓柱體里面裝有探測用的射線探測器、電離室和前置放大電路。 2.1.2、主控制柜 主控制柜里有工控機(jī)，觸摸顯示器以及接線柜的總電纜終端、模擬和數(shù)字輸入輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器和以太網(wǎng)模塊等，工控機(jī)的配置包括摩托羅拉680LC40微處理器主板、4MDRAM、1M快閃存儲器、一個打印口和軟盤硬盤驅(qū)動器。計(jì)算機(jī)通過多功能數(shù)據(jù)采集板獲取厚度、長度脈沖、和探頭溫度等模擬信號和氣缸位置等數(shù)字信號，進(jìn)行計(jì)算輸出、厚度顯示、機(jī)械控制等，以及給軋機(jī)AGC系統(tǒng)一個厚度偏差信號。 程序采用目前流行的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言C++，模型參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際實(shí)現(xiàn)靈活配置．可利用歷史數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)及優(yōu)化；利用實(shí)測數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行離線調(diào)試，對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行同步、抓拍掃描處理，對中浪及邊浪具有良好的控制效果。 2.1.3、報(bào)警燈 黃燈（X射線指示燈） 黃燈滅時(shí)表明無X射線，閃爍表示X射線將要產(chǎn)生，常亮表示正在發(fā)射X射線，測厚儀正常工作。一般，黃燈亮?xí)r盡量遠(yuǎn)離C型架，以防X射線對人體的輻射傷害。 紅燈（快門打開） 紅燈滅時(shí)表明快門關(guān)，閃爍表示快門將要打開，常亮表示快門打開 綠燈（快門關(guān)閉） 綠燈滅表示快門打開，常亮?xí)r表明快門關(guān)。 2.2、測厚儀工作原理 對于X射線，在其穿透被測材料后，射線強(qiáng)度I的衰減規(guī)律為 式中 I0———入射射線強(qiáng)度； μ———吸收系數(shù)； h———被測材料的厚度。 當(dāng)μ和I0一定時(shí)，I僅僅是板厚h的函數(shù)，所以測出I就可以知道厚度h。 X射線測厚儀原理是根據(jù)X射線穿透被測物時(shí)的強(qiáng)度衰減來進(jìn)行轉(zhuǎn)換測量厚度的，即測量被測鋼板所吸收的X射線量，根據(jù)該X射線的能量值，確定被測件的厚度。由X射線探測頭將接收到的信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過前置放大器放大，再由專用測厚儀操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為顯示給人們以直觀的實(shí)際厚度信號。 X射線源輻射強(qiáng)度的大小，與X射線管的發(fā)射強(qiáng)度和被測鋼板所吸收的X射線強(qiáng)度相關(guān)。一個在系統(tǒng)量程范圍內(nèi)的給定厚度，為了確定其所需的X射線能量值，可利用M215型X射線檢測儀進(jìn)行校準(zhǔn)。在檢測任一特殊厚度時(shí)，系統(tǒng)將設(shè)定X射線的能量值，使檢測能夠順利完成。 在厚度一定的情況下，X射線的能量值為常量。當(dāng)安全快門打開，X射線將從X射線源和探頭之間的被測鋼板中通過，被測鋼板將一部分能量吸收，剩余的X射線被位于X射線源正上方的探頭接收，探頭將所接收的X射線轉(zhuǎn)換為與之大小相關(guān)的輸出電壓。如果改變被測鋼板的厚度，則所吸收的X射線量也將改變，這將使探頭所接收的X射線量發(fā)生變化，檢測信號也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。 2.3、技術(shù)特點(diǎn) 采用國際上最先進(jìn)的、穩(wěn)定性最好的射線源，體積小，使用壽命長，易維護(hù)； 模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡潔、部件更換快速、簡單，便于維護(hù)； 快速多點(diǎn)校正法技術(shù)保證了系統(tǒng)的長期精度；快速、連續(xù)、非接觸測量、實(shí)時(shí)顯示高精度測量值； 采用雙放大技術(shù)和獨(dú)特大電離室，提升測量范圍及精度；溫度補(bǔ)償與合金補(bǔ)償功能 由于X光測厚儀是在線測量儀表，檢測的厚度是鋼板熱態(tài)時(shí)的厚度，這樣會和冷態(tài)時(shí)的厚度有一定的偏差，所以就增加了溫度補(bǔ)償系數(shù)。使在線測量的數(shù)據(jù)與冷態(tài)時(shí)保持一致。同樣如果軋制材質(zhì)有變化時(shí)，也會給測量帶來誤差。這時(shí)只需將不同材質(zhì)的樣板進(jìn)行檢測，計(jì)算出合金補(bǔ)償系數(shù)，也可以使測量數(shù)據(jù)和實(shí)際材質(zhì)厚度保持一致。 由于測厚儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所處環(huán)境惡劣，為保證檢測精度在硬件和軟件的設(shè)計(jì)制造過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，如光電耦合、尖峰濾波、變壓器耦合等，使它能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。這就大大提高了電控系統(tǒng)的可靠性。 基于觸摸顯示器與WINDOWS操作平臺的操作軟件易于操作和使用，可在主界面中可以設(shè)定期望厚度，在測量不同的合金時(shí)可通過合金牌號選擇對話框選擇已經(jīng)存儲的合金牌號，并輸入補(bǔ)償系數(shù)，補(bǔ)償?shù)綄?shí)際的產(chǎn)品厚度值，主監(jiān)控畫面如圖2： 3、應(yīng)用 3.1、AGC控制 在帶鋼生產(chǎn)中的AGC（厚度自動控制）需要測厚儀給出厚度偏差信號。厚度偏差信號傳送到軋機(jī)的控制系統(tǒng)（PLC）如圖3： 根據(jù)厚度偏差信號軋機(jī)操作手選擇合適的AGC控制方式，AGC控制系統(tǒng)運(yùn)用PID調(diào)節(jié)原理實(shí)現(xiàn)張力AGC、速度AGC、壓力AGC的計(jì)算，計(jì)算后的控制信號再傳送給PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對張力、速度、壓力的即時(shí)調(diào)整軋制出合格厚度的板帶產(chǎn)品。 3.2、常見故障及處理 “C”型架自動退出，即使手動也不能動作，導(dǎo)致AGC不能正常工作，嚴(yán)重時(shí)造成軋廢停產(chǎn)。 當(dāng)測厚儀“C”型架自動退出，應(yīng)當(dāng)檢查恒溫冷卻系統(tǒng)是否有故障，如欠壓、低水位故障；測厚儀電壓是否正常以及網(wǎng)絡(luò)連接是否正常。如果“c”型架手動都無法動作，應(yīng)當(dāng)檢查“c”型架的前進(jìn)和后退行程開關(guān)是否能夠復(fù)位。為確保測距儀測量精確，定期檢查鏡頭、風(fēng)掃系統(tǒng)及恒溫冷卻系統(tǒng)。 3.3、安裝注意事項(xiàng) 在安裝時(shí)應(yīng)注意：導(dǎo)軌與軋制線平行使X射線垂直穿過軋制材質(zhì)；電源采用專用儀表電源，或用穩(wěn)壓電源，防止現(xiàn)場對儀表的干擾；機(jī)框要接地，電源線與信號線應(yīng)分別穿鐵管，并且屏蔽線應(yīng)與地線相連，防止干擾。射線檢測窗口應(yīng)保持清潔，以保證測量精度。 由于X射線對人體有害，為確保工作人員的安全，配備了X射線狀態(tài)報(bào)警燈，斷流繼電器，溫度繼電器和手動安全鎖。使當(dāng)測厚儀工作異常時(shí)，如溫度過高或冷卻水關(guān)閉時(shí)，能及時(shí)報(bào)警，并自動切斷X射線，防止設(shè)備損壞。并且在手動鎖鎖死后，不能接通X射線，確保工作人員在維護(hù)、點(diǎn)檢工作時(shí)，不受到意外傷害。 4、結(jié)束語 Radiometrie（瑞美）RM 215測厚儀是專為熱軋及冷軋鋼板、鋁或鋁箔、冷軋鋼或鋼合金（如不銹鋼）、銅或銅合金以及其它金屬和非金屬工業(yè)而設(shè)計(jì)的?？稍诰€、動態(tài)、實(shí)時(shí)、精確及非接觸的測厚，可實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)線，并保證原料的節(jié)省及實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高品質(zhì)性能要求。 作者簡介：馬凈（1977-），女，工程師，主要從事工業(yè)自動化的開發(fā)與研究。