x射線測厚儀

X射線測厚儀利用X射線穿透被測材料時，X射線的強度的變化與材料的厚度相關的特性，從而測定材料的厚度，是一種非接觸式的動態計量儀器。它以PLC和工業計算機為核心，採集計算數據並輸出目標偏差值給軋機厚度控制系統，已達到要求的軋製厚度。

適用範圍：生產鋁板、銅板、鋼板等冶金材料為產品的企業，可以與軋機配套，應用於熱軋、鑄軋、冷軋、箔軋。其中， x射線測厚儀還可以用於冷軋、箔軋和部分熱軋的軋機生產過程中對板材厚度進行自動控制。

■ 用户操作終端

觸摸屏用户操作終端包括一個專用的計算機和高分辨率的彩色顯示器。可顯示整個系統的檢測、設定、偏差值；用户通過軟件顯示頁面可直接控制和操作測厚儀。主操作頁顯示正常操作所需的各種數據。維護頁面顯示系統正常工作時各種參數高壓反饋、管電流、燈絲電流、射線源温度等。一些與用户質量有關的重要數據如厚差曲線、厚度與長度關係曲線均可打印。技術員能很容易地通過操作終端的報表打印功能，打印出來以顯示可用信息。

■ 冷卻系統

本系統配備有專用冷卻裝置，該裝置的關鍵部件，壓縮機組均採用進口原裝組件，具有可靠性高、噪音小、控温精度高，經久耐用等特點。通過C型架上進出油口進行冷卻。延長了關鍵部件的使用壽命。

■ X射線發射源及接收檢測頭

採用X射線管和高壓電源。X射線管裝在一個抽真空後注滿油的全密封的油箱中保證絕緣和良好冷卻，高壓等級根據所造型號不同有所區別，加上傳感器具有的温度自動保護與報警功能，提高了X射線管的穩定性和使用壽命。模塊化設計、免維護設計方案及規範的製造保證了設備系統高可靠性。

檢測頭採用電離室和電子前置放大器組成高性能電離室檢測頭，離子室設計具有大空間，高抗干擾性、高靈敏度等特點。系統備有風冷、油冷恆温冷卻單元，延長系統的使用壽命。

■ 主控制櫃

主控制櫃是一個自由立式控制枱，是個系統的心臟。根據產品型號、控制系統配置不同，P型採用S7-400PLC作為控制計算中心；G型採用工控機為控制計算中心。控制櫃負責採集和處理從前置放大器傳來的信號，負責測厚儀數據處理和與軋機AGC系統的接口信號輸出，為軋機AGC系統提供測厚數據及控制信號。控制櫃還提供整個系統穩定的電源和現場顯示器的顯示數據。

測厚儀各部件功能

1）全量程標定功能：

根據程序預先設定的計算公式，通過組合不同的標樣厚度並將其置於射線下測量，以得到一組基準數據，並存於PLC中。

2） 測量功能：

用於實際測量，系統工作時軋製帶材通過射線照射，測量頭接收後，轉化為電壓信號，此電壓值與全量程標定模塊中所儲存的基準數據相比較，通過程序中預先設定的計算公式計算後得到相應的厚度。

3）系統效驗功能：

由於工作現場環境複雜，系統工作一段時間後由於各種因素的干擾，系統會產生基準漂移。這時通過系統效驗模塊可以修復這種漂移，以保證系統測量的準確性

4）自動合金補償功能：

由於鋁合金板材牌號眾多，合金含量各不相同，而X射線對不同合金的吸收率是有差別的，為了彌補這種差別本系統增加了合金補償功能（此功能類似於全量程標定功能）

5） AGC偏差輸出功能：

通過計算目標厚度與實際厚度的偏差值（單位um）然後把這個偏差值轉換為電壓信號，把此電壓信號傳送給軋機AGC系統，通過AGC系統來調整軋製的板材厚度。

6） 帶材長度計算功能：

通過採集來自編碼器的脈衝信號，計算出帶材的長度。然後把長度值與厚差放於同一座標中，形成長度與厚差曲線，使用户很直觀的觀察到這卷帶材的質量信息，必要時還可以打印出來。

7） 標樣控制功能：

主要是為了控制系統所使用標準樣片在全量程標定、系統效驗和系統測試中能夠準確的置於射線下進行測量。

8） C型架控制功能：

控制C型架在導軌上的前進和後退。

測厚儀的日常維護 ，除了需要遵循一般電氣設備的常規維護方法（例如 ：電氣連接情況、主要電源電壓的檢查、各個開關的操作是否有效），這裏主要討論針對測厚儀的維護。

1）循環水。循環水恆温設備主要給射線源提供相對恆定的温度環境。射線源的温度波動將直接導致射線能量的變化 ，致使測量結果波動。循環水温度一般設定在 20℃ ±1℃。注意檢查循環水的回水流量、水温是否正常。檢查回水流量要實際查看回水管出水口的水流情況 ，不能依據測厚儀沒有水流報警就斷定冷卻水正常—水流開關總有損壞的時候（比如 ，鏽蝕、因某種原因卡住了）。如果回水量明顯減小了 ，應考慮水路是否有堵塞或漏水。為防止產生水垢堵塞、鏽蝕管路 ，應使用純淨水灌裝水箱。

2）壓縮空氣。壓縮空氣的用途主要是吹掃射線束內的雜物、油霧等 ，如果壓力不足 ，會使吹掃效果下降 ，影響測量結果。還有的測厚儀使用氣缸驅動標樣和快門。巡視設備時應檢查空氣壓力是否符合設計要求 ，濾芯是否需要更換。

3）C 型架上告警燈的狀態。告警燈的狀態應正確 ，否則説明測厚儀存在某種故障。從安全的角度考慮 ，即使確認測厚儀沒有功能上的故障 ，僅僅是燈泡損壞 ，也應及時更換 ，以防止意外的輻射傷害。

4）射線窗口和探頭窗口。目視檢查射線窗口和探頭窗口 ，如有破損應及時更換窗口材料。軋製過程產生的油霧中含有粉狀物（金屬粉末、硅藻土粉末等），凝結在窗口上會產生油泥 ，相當於在射線束中插入了一層異物。油泥厚到一定程度 ，會使探頭電壓明顯下降 ，影響測量精度 ，因此最好每天擦拭這兩個窗口 ，保持清潔。

1）電纜和管路。注意查看電纜是否有破損 ，特別要注意查看C型架尾部的電纜和管路懸掛是否牢固，防止脱落被擠壓損壞，導致不應有的損失。

2）C 型架的行走情況。觀察 C 型架行走是否平穩 ，是否有卡阻和步進現象。行走不平穩本身不是大問題 ，但有隱患 ：有可能引起接插件、標樣片、快門鬆動 ，影響校準精度和測量結果。C 型架在前後的停止位置應正確 ，否則應檢查限位開關及撞塊。

3）射線源的電壓和電流。射線源的穩定是測厚儀穩定運行的基礎。平時應多注意每個 KV 段的電壓值和電流值 ，作好記錄。發現異常的波動或變化應立即關機 ，先檢查冷卻水和電纜 ，如無異常 ，意味着射線源或驅動板可能有故障。

4）探頭的全電壓和零電壓。測厚儀使用一段時間 ，各個KV 段的全電壓和零電壓的值都可能會有一些變化。經常記錄各個 KV 段的全電壓和零電壓 ，與標定測厚儀時的數值相比較 ，如果偏離不大 ，使用“校準”功能還是能保證測量精度的 ；如果偏離大了 ，説明有問題存在。如果探頭電壓不正常 ，應首先檢查快門打開和關閉是否到位 ，X 射線束的通路中是否有異物 ，窗口是否乾淨 ，排除這些可能後 ，再考慮探頭、放大器或是射線源、採集卡的因素。正常情況下 ，全電壓在 8.5 ～ 9.5 V 之間 ，通常使用在 9.0 ～ 9.2V（因設備調試情況不同而異）。零電壓應低於 0.02 V。注意 ：這裏所説的探頭電壓 ，是指在維護頁面上讀出的數值 ，它是探頭檢測到的信號經過前置放大器（探頭內）和後置放大器（主電櫃內）放大後 ，由模擬量數據採集卡進行 A/D 轉換後 ，最終送到主計算機內進行處理的數據。

5）做校準試驗。試驗測厚儀的校準功能是否正常。這也是發現一些隱藏着的故障的有效手段。

6）做精度測試。用已知準確厚度的樣片實際測量 ，與以前的測量記錄作比較 ，看看測量誤差是否有明顯變化。樣片的厚度範圍最好能覆蓋測厚儀的整個量程範圍或是平時軋製用到的範圍。在成品厚度附近的規格最好密集一些。注意應該細心保管好一套標準樣片 ，每次測試都應這同一套樣片。不同的樣片測試出的厚度誤差變化很難説明問題的。

1）電氣連接。逐個檢查插拔式安裝的板卡、各種插頭安裝連接是否牢固 ，每個接線端子是否鬆動或鏽蝕。包括現場接線箱和 C 型架內的接插件也要仔細檢查。

2）漂移測試。漂移量是測厚儀工作是否穩定的重要指標 ，

如果測厚儀有故障可以明顯反映出來。用一塊樣板連續測量 5

分鐘以上 ，觀察是否有明顯厚度變化。一般現場條件測量不應

該超過 0.15% 的變化。

3）模擬量輸出信號。檢查測厚儀送到 AGC 系統的厚差信號

（安裝調試後就不應該有變化）。做此測試的目的是檢查軟件參

數設置是否有變化 ，及模擬量輸出板的性能是否正常。方法是 ：

用一塊樣片先測量一次 ，然後人為地把目標值改為剛才的測量

值 ，顯示的厚差應該為零 ，模擬量輸出電壓也為零。然後分別

把目標值向上和向下修改 10%、20%、30% 或任意數值 ，顯示的

厚差和模擬量輸出電壓也應相應地變化。

4）軟件備份。測厚儀的軟件也有損壞或丟失的可能 ，有時

原因也不明確。定期做備份是防止意外的有效手段。做新的備

份時 ，最好不要用新備份覆蓋掉老的備份 ，保留歷史上的每次

備份 ，以備不時之需。

射線管損壞或使用一定年限老化後 ，測厚儀廠家通常建議將射線源返廠更換射線管 ，費用很高 ，週期也較長。實際上 ，只要細心操作 ，完全可以現場更換射線管。更換射線管應着重注意 ：

1）緊固射線管的安裝螺絲時用力要適度 ，既要安裝牢固 ，更要防止緊固過度導致管子破裂。

2）高壓線的焊接要求較高 ，決不允許虛焊 ，焊點必須非常光滑。

3）同時更換各種密封件。對油浸冷卻的射線管 ，更換射線管的同時要更換冷卻油 ，可以使用乾淨的變壓器油 ，高壓試驗合格後保持略高於室温的温度時沖洗油箱、灌裝（這項工作儘量在晴天做 ，陰雨天時空氣濕度大 ，油裏容易融入水分 ，耐壓難以達標） ^[1]  。