一、X射線測厚儀的測量原理

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(gè)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。

二、X射線測厚儀的特點(diǎn)

相比同位素測厚儀信號噪音大的問題，X射線測厚儀具有信號噪音非常小的主要優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)厚度選擇使用合適的X射線管電壓等級，不同的電壓等級產(chǎn)生的X射線的能量級可以對X射線管進(jìn)行優(yōu)化。此外，X射線在安全方面也同樣優(yōu)于同位素。在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)線斷帶和停機(jī)不可避免，在這種情況下，X射線可以通過關(guān)閉快門的方式切斷X射線，有效防止電離輻射對人體的傷害，保護(hù)生產(chǎn)線上操作人員的安全。

而同位素放射源卻無法關(guān)閉，只有借助防輻射工具被動(dòng)防御輻射對人體造成的傷害。在放射源處理方面，因?yàn)橥凰胤派湓词褂猛戤吅螅坏秒S意丟棄必須由國家相關(guān)部門保管，支付高額保管費(fèi)用，直至完全衰變。而X射線放射源是電離輻射，當(dāng)高壓關(guān)閉后，將無X射線產(chǎn)生。

三、X射線測厚儀系統(tǒng)組成

X射線測厚儀系統(tǒng)由“C”型架、HMI站、控制柜和通信系統(tǒng)組成?！癈”型架安裝在現(xiàn)場機(jī)架之間，鋼帶從“C”型架之間通過?！癈”型架內(nèi)固定有X射線源及高壓發(fā)生器和電離室檢測器及信號處理單元。IMS控制柜置于軋機(jī)自動(dòng)化室，控制柜內(nèi)裝有厚度計(jì)算單元和X射線源控制單元。HMI站對測厚儀系統(tǒng)操作和維護(hù)。整個(gè)測厚儀系統(tǒng)通過以太網(wǎng)和生產(chǎn)線上的自動(dòng)化及二級系統(tǒng)進(jìn)行通信。

1.X射線發(fā)射源

X射線管、冷卻系統(tǒng)、高壓發(fā)生器構(gòu)成了X射線發(fā)射源。X射線管包括一個(gè)陰極燈絲和一個(gè)陽極靶。加熱后的陰極燈絲能夠產(chǎn)生電子束，將高壓加在陰極燈絲與陽極靶上，電子束撞擊鎢制的陽極靶產(chǎn)生出連續(xù)光譜的X射線。陰陽極間的電勢差與陰極燈絲的電流決定X射線的強(qiáng)度。

2.高壓發(fā)生器

高壓發(fā)生器置于C型架的內(nèi)部，包括控制電路和一個(gè)高頻直流開關(guān)電源，根據(jù)測量厚度自動(dòng)調(diào)整Z合適的KV檔值，實(shí)現(xiàn)對陰陽極之間的電壓和陽極電流的閉環(huán)控制。高壓發(fā)生器與控制器(控制X射線的電流和電壓)分成獨(dú)立的兩個(gè)單元。高壓發(fā)生器與KV電壓電纜均置于C型架中，通過不帶高壓電的電纜與控制器連接，從而提高設(shè)備的安全性和系統(tǒng)的控制精度。

3.X射線電離室

X射線電離室是一個(gè)密封的鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部充滿惰性氣體，陰陽兩極裝于電離室兩側(cè)。當(dāng)電離室接收到X射線時(shí)，電離室里的惰性氣體的電子被激發(fā)，脫離原先的活動(dòng)軌道，從原子中逃出，在電壓作用下奔向陽極。原來的中性原子也變成陽性而奔向陰極。這樣就在整個(gè)回路中產(chǎn)生了電流。通過檢測電流的大小便能得到被測物體的厚度。

4.C型架

C型架用高強(qiáng)度鋼做成，配有水冷和空氣吹掃。水冷單元用于X射線管冷卻，內(nèi)部自循環(huán)，所需冷卻水一次填充，水質(zhì)為脫鹽水。由于軋機(jī)區(qū)的工況一般較差，X射線頭需要空氣吹掃來清潔。X射線管所需高壓單元位于 C型架上，和外部低壓單元連接，這樣可以避免長距離的高壓電纜帶來的危險(xiǎn)。C型架的位置有工作位和維修位，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過本地與遠(yuǎn)程操作面板操作。

四、X射線測主要技術(shù)參數(shù)

X射線管電壓：10-160KV(取決于帶鋼的厚度)

測量范圍：　0.1-6.5mm

響應(yīng)時(shí)間：　1-10ms

測量精度：　±0.1%，小于 ±0.2μm

五、X射線測厚儀日常維護(hù)

(1)X射線測厚儀冷卻系統(tǒng)包括X光源與檢測器的冷卻，在日常維護(hù)的過程中要保證測厚儀在正常溫度下工作，以防止射線管溫度過高，縮短使用壽命。(2)操作人員應(yīng)認(rèn)真檢查壓縮空氣的潔凈和壓力的穩(wěn)定，保證C型架吹掃空氣的清潔，放射源口無臟污。(3)經(jīng)常關(guān)注冷卻水流量及冷卻系統(tǒng)溫度，以及冷卻系統(tǒng)內(nèi)脫鹽水是否變質(zhì)臟污，及時(shí)更換。(4)按周期的對測厚儀進(jìn)行標(biāo)定，以保證測量精度。(5)定期檢查C型架的極限開關(guān)與行走機(jī)構(gòu)，防止C型架晃動(dòng)。

六、X射線測厚儀與γ射線測厚儀比較

(1)物理特性

X射線束能縮減為很小的一點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)幾何形狀不受限制，而γ射線則不能做到，因此光子強(qiáng)度會(huì)急驟減少以致噪音大幅度增加。

(2)信號/噪音比

X射線測厚儀：X射線的高光子輸出，能帶來比γ射線在相同時(shí)間常數(shù)下約好10倍的噪音系數(shù)。

(3)反應(yīng)時(shí)間

X射線測厚儀為高光子輸出，其時(shí)間常數(shù)很小，作為AGC系統(tǒng)的快速調(diào)節(jié)是非常有利的。γ射線測厚儀的時(shí)間常數(shù)約為5～10倍。

(4)測量精度

γ射線源的選定能量是單一能源，無法改變，保證了0～1mm內(nèi)的精度(T2料)，2～3mm就難以保證同樣精度。而X射線測厚儀為X射線管發(fā)射高光子能量；操作人員通過選擇噪音曲線上的每一標(biāo)稱值電壓KV能自動(dòng)變化到Z佳值的位置。確保1～4mm內(nèi)任一品種的測量精度(指60KV～80KV時(shí))。

(5)適用范圍

對于多種銅合金的測量，X射線測厚儀適應(yīng)性比γ射線測厚儀寬，效果好。

(6)安全與環(huán)保

γ射線測厚儀射源采用的同位素；同位素是一種放射性元素，測量帶材時(shí)都是同一能量，測量精度不準(zhǔn)，測量噪聲大。射線能量不可調(diào)節(jié)和控制，長期使用導(dǎo)致環(huán)境污染、人身受到傷害。X射線測厚儀的射源采用X射線管，可控制和關(guān)斷射線源。X射線測厚儀在不使用時(shí)不發(fā)出輻射，僅在操作時(shí)在帶材方向發(fā)出范圍較小的光束。安全環(huán)保，測量精確。