專利名稱：連續(xù)高精度金屬帶材x射線測(cè)厚儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型連續(xù)高精度金屬帶材X射線測(cè)厚儀是一種用于計(jì)量厚度的儀器，特別涉及一種在軋制金屬帶材的連軋生產(chǎn)線上進(jìn)行連續(xù)高精度測(cè)量的X射線測(cè)厚儀。
背景技術(shù)：
在軋制金屬帶材的連軋生產(chǎn)線上對(duì)軋制中的金屬帶材進(jìn)行連續(xù)的厚度測(cè)量是保證金屬帶材質(zhì)量的重要手段。早期使用的測(cè)厚儀器是γ射線測(cè)厚儀。γ射線測(cè)厚儀的缺點(diǎn)是γ射線源是一種放射性物質(zhì)，管理起來比較麻煩，更重要的是γ射線的背景噪聲比較大，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)量精度相對(duì)較低，取而代之的是X射線測(cè)厚儀。利用X射線測(cè)量金屬的厚度本身不是什么新技術(shù)，但要在金屬帶材的連軋生產(chǎn)線使用，就必須解決兩個(gè)關(guān)鍵問題。一是測(cè)量的精度，另一個(gè)是冷卻問題。早期元器件的制造水平低，X射線的發(fā)射源很難保持穩(wěn)定，再加上傳輸和放大方面的元器件是模擬型的，本身的噪聲和漂移已經(jīng)很大，很難保持信號(hào)輸出的穩(wěn)定和精確。因此有人提出了雙光束測(cè)量的方法。中國專利CN86209739U(
公開日1987年9月16日)提出了一種改進(jìn)型的雙光束X射線測(cè)厚儀。該實(shí)用新型使用對(duì)數(shù)放大器近似的模擬X射線在質(zhì)密媒介中的衰減程度，近似的實(shí)現(xiàn)偏差指示的線性化。同時(shí)采用雙光束，力圖通過兩束光的比較放大過程避開標(biāo)準(zhǔn)塊和電子器件的誤差，獲得精確的測(cè)量數(shù)值。上述方法雖然可以取得一些效果，但還不能達(dá)到軋機(jī)生產(chǎn)線連續(xù)快速測(cè)量的要求。由于受到模擬電子元件和電位器精度限制，實(shí)際的測(cè)量精度很難達(dá)到該實(shí)用新型說明書中給出的精度。

發(fā)明內(nèi)容
為克服早期X射線測(cè)厚儀精度低的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的發(fā)明目的是全數(shù)字化的X射線測(cè)厚儀，并使用恒溫的X光源及C型架，提高了精度。實(shí)現(xiàn)了在金屬帶材生產(chǎn)線上的連續(xù)化自動(dòng)測(cè)量，并可以與控制軋制精度的自動(dòng)軋制控制系統(tǒng)(AGC)聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)高精度帶材軋制。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的連續(xù)高精度金屬帶材X射線測(cè)厚儀，其特征包括運(yùn)算器，現(xiàn)場(chǎng)顯示器，中央控制處理器，輸出接口，X射線高壓電源，現(xiàn)場(chǎng)控制器，冷卻控制器，X射線源，X射線探測(cè)器，測(cè)量變送器，C型架冷卻器，恒溫水冷循環(huán)器；所述的中央控制處理器與所述的運(yùn)算器連接；所述的中央控制處理器與所述的現(xiàn)場(chǎng)控制器連接；所述的中央控制處理器與所述的輸出接口、所述的現(xiàn)場(chǎng)顯示器、所述的X射線高壓電源、所述的現(xiàn)場(chǎng)控制器、所述的冷卻控制器連接；所述的X射線高壓電源與所述的X射線源連接；所述的X射線探測(cè)器與所述的測(cè)量變送器連接；所述的測(cè)量變送器與現(xiàn)場(chǎng)控制器連接；所述的C型架冷卻器通過恒溫冷卻循環(huán)器與冷卻控制器連接。
運(yùn)算器和中央控制處理器是兩個(gè)以上CPU，或者是兩臺(tái)以上計(jì)算機(jī)。C型架冷卻器包括恒溫器，恒溫冷水進(jìn)水管，恒溫冷水回水管，恒溫水套，恒溫冷卻水，恒溫媒介；所述的恒溫冷水進(jìn)水管和恒溫冷水回水管與所述的恒溫器連接，所述的恒溫冷水進(jìn)水管和恒溫冷水回水管與所述的恒溫水套連接，所述的恒溫水套中裝有所述的恒溫媒介，所述的X射線源放置在所述的恒溫媒介中。
本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果是由于使用了數(shù)字控制和傳輸技術(shù)，將噪聲的影響降到最低，穩(wěn)定性提高到模擬電路所無法達(dá)到的地步，使X射線測(cè)厚儀在測(cè)量信號(hào)處理上實(shí)現(xiàn)真正的線性化，測(cè)量精度達(dá)到≤±0.1％。數(shù)字傳輸?shù)膽?yīng)用實(shí)現(xiàn)了測(cè)量信號(hào)的遠(yuǎn)距離、抗干擾、低損耗傳輸，有效的解決了軋制現(xiàn)場(chǎng)到控制中心距離遠(yuǎn)，周圍電場(chǎng)、磁場(chǎng)干擾大的問題。由于采用專用處理器作為運(yùn)算器，減小了中央控制處理器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，提高了控制處理和運(yùn)算的速度，使測(cè)量響應(yīng)時(shí)間達(dá)到5毫秒，完全符合AGC系統(tǒng)地要求。由于對(duì)整個(gè)C型架密封和冷卻，并對(duì)X射線源單獨(dú)冷卻，可以滿足各種軋制環(huán)境的要求，保證了測(cè)厚儀的穩(wěn)定和可靠。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型C型架冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的序號(hào)所代表的是1.運(yùn)算器，2.AGC系統(tǒng)，3.輸出接口，4.中央控制處理器，5.現(xiàn)場(chǎng)顯示器，6.X射線高壓電源，7.現(xiàn)場(chǎng)控制器，8.冷卻控制器，9.X射線源，10.X射線探測(cè)器，11.測(cè)量變送器，12.C型架冷卻器，13.C型架，14.恒溫冷卻循環(huán)器。
X射線穿透物體的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生衰減。正確的矯正衰減量是精確測(cè)量的關(guān)鍵。本實(shí)施例為實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，將X射線探測(cè)器10所測(cè)得的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，通過計(jì)算機(jī)，在本實(shí)施例中是運(yùn)算器1，對(duì)這些數(shù)字量進(jìn)行處理，矯正X射線穿透金屬產(chǎn)生的衰減，最終獲得精確的測(cè)量值。圖1所示，是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)，包括運(yùn)算器，現(xiàn)場(chǎng)顯示器，中央控制處理器，輸出接口，X射線高壓電源，現(xiàn)場(chǎng)控制器，冷卻控制器，X射線源，X射線探測(cè)器，測(cè)量變送器，C型架冷卻器，恒溫水冷循環(huán)器。
工作過程是中央控制處理器4發(fā)出控制信息，啟動(dòng)X射線高壓電源6，X射線高壓電源向X射線源提供能量，X射線源發(fā)出X射線，X射線穿透金屬板15，X射線探測(cè)器10測(cè)得穿透信號(hào)，并將穿透信號(hào)傳輸給測(cè)量變送器11，測(cè)量變送器將穿透信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，并將經(jīng)數(shù)字化處理的信號(hào)進(jìn)行傳輸處理。測(cè)量變送器將處理完成的信號(hào)通過現(xiàn)場(chǎng)控制器7和中央控制處理器4送入運(yùn)算器1中，運(yùn)算器對(duì)獲得的信號(hào)進(jìn)行處理。對(duì)于厚度測(cè)量，人們總是希望測(cè)出的電信號(hào)與被測(cè)厚度呈線性關(guān)系，實(shí)際不可能出現(xiàn)這樣的有利情況。例如X射線，在金屬中的衰減是呈指數(shù)型衰減，過去的方法是采用對(duì)數(shù)放大器近似的放大衰減，認(rèn)為放大所得到的信號(hào)是線性的，這樣近似的方法很難取得精確的效果。
現(xiàn)在的方法是精確的計(jì)算射線在穿透時(shí)的衰減量，取得每一點(diǎn)衰減量所對(duì)應(yīng)的厚度量，通過矯正偏差，獲得精確的測(cè)量值。在本實(shí)施例中，運(yùn)算器計(jì)算出精確值后送入中央控制處理器，中央控制處理器一方面可以將數(shù)值顯示在現(xiàn)場(chǎng)顯示器上，另一方面將數(shù)值通過輸出接口輸送給AGC系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)顯示器是一塊大屏幕數(shù)字顯示器，放置在軋機(jī)現(xiàn)場(chǎng)，顯示軋機(jī)所軋出的金屬帶材的精確厚度，以便工人和技術(shù)人員監(jiān)控軋制質(zhì)量。AGC系統(tǒng)是控制軋制金屬帶材厚度質(zhì)量的自動(dòng)控制系統(tǒng)，AGC系統(tǒng)可以通過本實(shí)施例測(cè)得的精確數(shù)值對(duì)軋機(jī)的軋輥進(jìn)行精確調(diào)整，以獲得高質(zhì)量厚度的金屬帶材。為適應(yīng)AGC系統(tǒng)的高速運(yùn)行，本實(shí)施例中運(yùn)算器和中央控制處理器設(shè)置為一臺(tái)兩個(gè)以上CPU的計(jì)算機(jī)，也可以是兩臺(tái)以上計(jì)算機(jī)，目的是提高運(yùn)行速度。因?yàn)橛?jì)算X射線在金屬中的衰減量是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，需要大量計(jì)算，如果只使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，又要進(jìn)行計(jì)算，又要進(jìn)行控制管理，必然影響速度。
為保證X射線源和X射線探測(cè)器能夠穩(wěn)定的工作，必須使X射線源和X射線探測(cè)器工作在恒溫的環(huán)境中，這是保障測(cè)厚儀精度的重要環(huán)節(jié)。由于軋制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境十分惡劣，溫度變化很大，不可能提供恒溫的環(huán)境。因此本實(shí)用新型提供了一種恒溫的方案，將X射線源和X射線探測(cè)器以及相關(guān)的設(shè)備封閉在一個(gè)密閉的環(huán)境中，使用恒溫冷卻水循環(huán)在密閉環(huán)境中，使這個(gè)密閉的環(huán)境保持恒溫。本實(shí)施例使用了這一方案。冷卻控制器8控制恒溫水冷循環(huán)器14，產(chǎn)生恒溫冷卻水20，使恒溫冷卻水在C型架冷卻器中循環(huán)，如圖2所示。圖中的序號(hào)代表的是15.被測(cè)金屬板，16.恒溫器，17.恒溫冷水進(jìn)水管，18.恒溫冷水回水管，19.恒溫水套，20.恒溫冷卻水，21.恒溫媒介。
為了降低X射線源的背景噪聲，X射線源對(duì)環(huán)境的要求更為嚴(yán)格，因此使用了一個(gè)專用的恒溫水套19。本實(shí)施例中的恒溫水套是一個(gè)容器，外殼的夾層可以通恒溫冷卻水，容器中盛滿了恒溫媒介21。恒溫媒介是液體的，熱容量大于水，在本實(shí)施例中使用的是油，X射線源在油中可以保持更穩(wěn)定的溫度，受外界環(huán)境溫度的干擾更小。如圖2所示，C型架是一個(gè)密閉的空間，恒溫器16中循環(huán)著恒溫冷卻水，使整個(gè)C型架保持恒溫。恒溫冷卻水還使恒溫水套保持恒溫。恒溫冷水進(jìn)水管17、恒溫冷水回水管18與恒溫冷卻循環(huán)器連接，恒溫冷卻循環(huán)器提供恒溫冷卻水，并保持恒溫冷卻水在恒溫冷卻循環(huán)器中不斷循環(huán)，維持恒溫。
權(quán)利要求1.連續(xù)高精度金屬帶材X射線測(cè)厚儀，其特征在于，包括運(yùn)算器，現(xiàn)場(chǎng)顯示器，中央控制處理器，輸出接口，X射線高壓電源，現(xiàn)場(chǎng)控制器，冷卻控制器，X射線源，X射線探測(cè)器，測(cè)量變送器，C型架冷卻器，恒溫水冷循環(huán)器；所述的中央控制處理器與所述的運(yùn)算器連接；所述的中央控制處理器與所述的現(xiàn)場(chǎng)控制器連接；所述的中央控制處理器與所述的輸出接口，所述的現(xiàn)場(chǎng)顯示器，所述的X射線高壓電源，所述的現(xiàn)場(chǎng)控制器，所述的冷卻控制器連接；所述的X射線高壓電源與所述的X射線源連接；所述的X射線探測(cè)器與所述的測(cè)量變送器連接，所述的測(cè)量變送器與現(xiàn)場(chǎng)控制器連接；所述的C型架冷卻器通過恒溫冷卻循環(huán)器與冷卻控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)高精度金屬帶材X射線測(cè)厚儀，其特征在于，所述的運(yùn)算器和中央控制處理器是兩個(gè)以上CPU，或者是兩臺(tái)以上計(jì)算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)高精度金屬帶材X射線測(cè)厚儀，其特征在于，所述的C型架冷卻器包括恒溫器，恒溫冷水進(jìn)水管，恒溫冷水回水管，恒溫水套，恒溫冷卻水，恒溫媒介；所述的恒溫冷水進(jìn)水管和恒溫冷水回水管與所述的恒溫器連接，所述的恒溫冷水進(jìn)水管和恒溫冷水回水管與所述的恒溫水套連接，所述的恒溫水套中裝有所述的恒溫媒介，所述的X射線源放置在所述的恒溫媒介中。
專利摘要本實(shí)用新型連續(xù)高精度金屬帶材X射線測(cè)厚儀，克服早期X射線測(cè)厚儀精度低的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)的連續(xù)高精度金屬帶材測(cè)厚。本實(shí)用新型使用中央控制處理器與運(yùn)算器、現(xiàn)場(chǎng)控制器連接，中央控制處理器與輸出接口、現(xiàn)場(chǎng)顯示器、X射線高壓電源、現(xiàn)場(chǎng)控制器、冷卻控制器連接，X射線高壓電源與X射線源連接，X射線探測(cè)器與測(cè)量變送器連接，測(cè)量變送器與現(xiàn)場(chǎng)控制器連接，C型架冷卻器通過恒溫冷卻循環(huán)器與冷卻控制器連接。由于使用了數(shù)字控制傳輸技術(shù)、恒溫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量信號(hào)的遠(yuǎn)距離、抗干擾、低損耗傳輸，測(cè)量精度達(dá)到≤±0.1％，測(cè)量響應(yīng)時(shí)間達(dá)到5毫秒，完全符合AGC系統(tǒng)地要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬帶材軋制過程中的連續(xù)、穩(wěn)定測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B15/02GK2928283SQ20062012005
公開日2007年8月1日 申請(qǐng)日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者周中成 申請(qǐng)人:北京北科合作儀器廠