X射线测厚仪手册

第一章设备概况和性能指标

RTX10D型测厚仪是马鞍山市锐泰科技有限公司专为冷轧带钢生产线设计的。被测钢板的厚度范围从0.1mm 到 4.0mm。RTX10D型测厚仪在国外进口测厚仪的基础上，根据现场实际使用情况和用户的建议，从使用方便，提高可靠性，便于维护等方面进行了改进和创新，测厚仪的关键器件均采用进口和军品器件，如进口电离室、数摸转换（A/D）板、专用芯片、军品电阻和国外测量软件模型。在工艺技术上采用了多项独特设计，使设备的性能可靠性同第一代相比有了很大提高。

RTX10D型测厚仪的C型架驱动有液压驱动和电机驱动两种方式。C型架的开口高度从200mm到400mm。

性能指标

（测试条件和方法按国际标准IEC1336）

C型架开口：200mm`~400mm

测量范围：0.10 ~ 4.0 mm

采样时间：小于 1 ms

静态精度(2 sigma)

测量范围内的精度小于测量厚度的± 0.15%或±0.5um（取两者之中的最大者）。

噪声指标

测量值的0.1% ，2Sigma（95%）的噪声。

长期漂移（稳定性）

八小时内小于± 0.2% 或±1um动（两者取其中最大值）重复性(2 sigma)

好于测量厚度±0.1%

响应时间

10 ms 到1000 ms可调

第二章测厚仪工作原理

第一节测厚仪工作原理

RTX10D测厚仪其发射出X射线的能量随着射线管上加的高压而变化，因此X射线测厚仪可以根据不同的被测物体厚度选择合适的射线能量，保证测量效果(精度和噪音)在最佳状态。当X射线穿过物质时，（主要）产生有光电效应和康普敦效应的作用，故尔其强度将随着所通过带钢厚度的增加而逐渐减弱，与被穿透的物体厚度呈现出一种指数衰减的函数关系。所有的X射线都具有两个基本特性：

1、能量：类似于可见光的颜色或者声音的频率；加在X射线管上

的高压不同，能量会随之变化

2、密度：类似于可见光线的亮度或声音的音量；X射线管电流的

大小影响射线的密度。

射线测量按应用方式可分为三种方式(如下图示)：

穿透式，用于穿透板带测量物体厚度

莹光反射式，用于测量金属涂层厚度

反向散射式，用于测量漆层厚度

所有的射线都具有以下两个基本特性：

(1)能量，类似于可见光的颜色或者声音的频率；

(2)强度，类似于可见光线的亮度或声音的音量。

厚度测量的基本原理和方法，可以用下图表示：

厚度测量的基本原理图

作为X射线源，当加电工作时，X射线管在高压的作用下，电子束轰击靶后产生相应能量的X射线，经上方的窗口发出，窗口上方的快门控制射线是否射向被测量的物体。根据BEER定律，射线穿过物

体后的密度与原始发射密度呈下列关系：I=I0e–t/q ，其中I0：初始的X射线强度。

I：X射线穿过物质后的强度。

q：穿透系数。

q= f（射线能量，物体化学成份）ρ：物质的密度。

t ：被测物质的厚度。

从上面的公式可以推导出下列关系：

X测厚仪的探头采用进口高灵敏度的电离室，当射线穿过被测物，到达电离室内，腔体内的气体发生电离效应，在高压电场作用下产生相应的微弱电流。探头的前置放大电路对微弱电流进行放大，输出0—9V的电压模拟信号。探头输出的信号通过计算机硬件和软件的处理，测厚仪就可以计算出被测带钢的厚度。下图为射线穿过被测物体后，被检测到的强度与厚度的关系。

第二节测厚仪的主要性能指标

1、测量噪声

由于放射性物质产生射线、以及射线被吸收都存在随机性；同时电气检测设备自身存在电气噪声，因此测量的结果是存在一定的噪声的，按照国际标准，噪声的测量是在以下几种计算方式：--1Sigma 指68.3%的时间内噪声幅度。

--1.65Sigma 指90%的时间内噪声幅度。

--2Sigma 指95.5%的时间内噪声幅度。

--3Sigma 指99.7%的时间内噪声幅度。

--6Sigma 指100%的时间内噪声幅度。

通常以2Sigma（95.5%）情况下来考核测厚仪性能

统计噪声

影响测量系统噪声有很多因素，具体如下列公式：

测厚仪噪音值呈现非线性的特性。

在实际应用中，降低噪声是提高控制精度的有效办法。对用于控制的测厚仪，由于射线源的放射性，不可能使用很大

射线源，在射线源的种类和活度，以及被测材料和设备的响应时间确定的情况下，提高检测效率是提高测厚仪性能的唯一途径。而影响检测效率的因素有：电离室（探头）的性能，探头到射线源的距离，信号处理（软件）的效率。高速的数据采样和有效的处理方法可以提高信号处理的效率和检测的精度。

2、测厚仪的响应时间

在轧制生产时，测厚仪的响应时间，直接影响AGC系统的控制和轧机的速度。下图是响应时间的说明：

响应时间是指，当测量厚度发生突然变化（阶跃）时，测厚仪厚度输出达到阶跃的63%所用的时间为系统的响应时间。

系统的最快响应时间是由系统硬件的响应时间和软件的采样速度所决定。

3、系统更新时间

对于使用计算机进行信号处理（数字式）的测厚仪系统，系统更新时间，按IEC1336标准定义如下图：

4、稳定性

测厚仪的稳定性又称长期漂移指标，一般以连续8小时或更长时间内，测厚仪测量同一样品时，所产生的测量误差，通常以百分比误差或绝对误差表示。长期漂移指标可以衡量测厚仪稳定性，它体现了测厚仪所有硬件的质量（稳定）特性和软件的稳定性。是测厚仪的重要指标。

第三节影响测厚仪性能的因素

在实际应用时和设备标定时，由于安装的误差或者样品摆放的位置和角度等，都会对测量值产生影响。如图所示。