X射线测厚仪RM312的补偿及修正

X射线测厚仪RM312的补偿及修正
摘要:厚度控制在整个板材轧制中起到一锤定音的作用，X射线测厚仪RM312能够实时连续测量被测板材厚度。

X射线测厚仪RM312是一种非接触式，精度较高的测厚仪器，而测厚仪的补偿及修正是测量是否准确的关键。

本文作者在此就X射线测厚仪RM312的补偿及修正略作论述。

关键词：射线补偿传感器厚度
厚度控制在整个板材轧制中起到一锤定音的作用,X射线测厚仪RM312能够实时连续测量被测板材厚度。

设定厚度值，测厚仪测量值，轧制力形成一个有效的闭环控制回路，当测厚仪测量值偏离设定厚度时，在程序的调控下，轧制力被及时调整以减少测量厚度与设定厚度的偏差,X射线测厚仪RM312是一种非接触式，精度较高的测厚仪器，其次它还有测宽，测中心线，凸度，楔形等功能。

然而测厚仪的补偿及修正是测量是否准确的关键，当合金成分，温度等的变化会引起补偿值的变化。

1 X射线的产生
X射线是一种比紫外线波长更短的电磁波，也叫伦琴射线,X射线的穿透能力很大，高速电子流射到任何固体上都会产生这种射线，在一个真空度很高的射线管内部，有阴阳两极，阳极用较硬的材质做成（如:钨、铂等），当给阴阳两极加上高压后，从阴极发出的电子在
电场力的作用下以极大速度射到阳极上，从阳极激发出相当强的X 射线,X射线是一种看不见摸不着的物质，它的能量强度可用辐射仪测出，波长小于0.1埃（1埃=10-10m）的称超硬X射线，波长在0.1～1埃范围内的称硬X射线,1～10埃范围内的称为软X射线，用于理化检测的属于穿透能力相对较弱的软X射线，用于大，厚材料检测的属于硬X射线，如300kV的电压加到X射线管上产生的X射线可以穿透50mm的钢板。

X射线虽然对人体有危害，测厚仪工作时不要靠近，但也只有在对射线管加上高压后才会产生X射线，并且X射线的出口处有一个铅制的光闸，当光闸关闭时,X射线不能穿透密度较大的铅制光闸。

2 X射线测厚仪RM312测量原理
在了解RM312测量原理之前，我们先了解它的系统主要组成成份。

(1)一个铁制C型机架，内含X-射线源，扫描式高温计，传感器和相关的辅助设备。

(2)为C型机架提供信号中继的接线箱。

(3)为各个子系统提供电源供应和电气隔离的分配箱。

(4)用于监控及连接空气管路和水管路的服务箱。

(5)用于多功能仪校准的导轨，铅屏蔽罩和样板。

(6)含计算机，电源模块和接口的主电柜。

(7)用于X射线源，传感器和高温计冷却的水冷器。

(8)C型机架冷却水供应回路。

(9)板形显示和存档用计算机。

(10)操作人员控制和显示用计算机。

(11)打印机。

不同的钢种，不同的合金成分就有着不同的吸收系数，当温度改变时，板材的密度就会发生变化，从而改变吸收系数，所以需要精确地做出合金补偿表和温度补偿表。

温度补偿的板材温度由RM312上臂内辐射式高温计测出，合金补偿是根据合金成分在做合金曲线时生成。

测量曲线，合金曲线，合金补偿，温度补偿综合计算就能精确计算出被测板材厚度,RM312一般测量区域为中间100mm，即C型架下臂中线两边各50mm,取这100mm区域各传感器所得信号对应厚度的平均值为最终厚度。

3 合金补偿
吸收系数μ反映了所测材料对X射线的衰减能力。

μ是几个因素
的矢量和，它主要取决于两个要素：首先被测材料的化学成分；X射线的能量或电压等级。

其次μ也受所测材料的温度影响（温度值由测厚仪中的扫描式高温计测出），多功能仪的校准是在已知被测厚度样板的化学成分和吸收系数的前提下进行的。

如果我们测量一种化学成分含量不同的材料，则其吸收系数也会不同而且穿过样板后的辐射强度I和样板厚度x之间的关系也会不同。

这种情况更有必要进行合金补偿。

作合金补偿需要标准的合金样板，例如钢种为Q21C的标准样板厚度为 1.0mm，2.5mm,4.0mm,那么利用这些样板的不同组合可以分别得到1.0mm,2.5mm,3.5mm,4.0mm,5.0mm,6.5mm,7.5mm的合金补偿。

假设它们的合金补偿值分别为X1,X2,X3, X4,X5,X6,X7。

合金补偿值可定为纵坐标，标准样板厚度可定为横坐标，在二维坐标内可描出7个点，并将相邻的点用直线连接起来就会形成一条折线，此折线就是合金曲线。

有了线反过来就可以找到线中的点了，假如现在生产钢种为Q21C厚度为 2.0mm,那么测厚仪会直接在合金曲线中调用2.0mm对应的合金补偿用于计算（在合金曲线中，如果已知厚度就很容易求出合金补偿了，例如2.0mm对应的合金补偿为:
如果被测板带处于热态，温度越高，原子之间的间隙就越大，射线就
在实际的生产过程中难免出现测厚仪保存数据中的合金成分与实际的合金成分有很大差别的情况，当时马上去重新做合金曲线是不
现实也是不安全的。

例如实际厚度值为 3.0mm,而测厚仪测量值为3.2mm,那么我们可以暂时先更改合金曲线中厚度值为3.0mm的补偿值，如果原来做合金曲线时有3.0mm的厚度，而对应的合金补偿值为a(如果原来做合金曲线时没用3.0mm的厚度则可以利用直线原理算出3.0mm处的合金补偿值，也假定为a，并且将点（3.0，a）加进合金曲线），那么3.0mm处合金补偿值需要更改的幅度为（测量值3.2-实际值3.0)/实际值3.0=0.667，所以将新的合金补偿值a改为a+0.667。

等生产完这批合金成分差别大的原料后再将合金补偿改回，利用停止生产的时间间隙再对RM312进行科学、系统的合金补偿和温度补偿。

4 修正
经过一段时间X射线仪表系统的校准会有些漂移，这是不可避免的，许多因素会引起这些漂移，如射线管的老化，X射线的测量窗口粘附有杂物以及机械部件的排列有所改变，此时必须对系统进行修正，如果不修正，这些漂移就会使测厚仪的精度下降。

外部校准是一个耗时很长的过程，为补偿漂移而重复进行外部校准是不切实际的，现在多功能测厚仪RM312采用一个标定功能来测量漂移并予以补偿，在做外部校准的每个厚度点时，内部样板也被测量，该信息被保存下来并用于以后的标定。

在轧制每块板带之前的标定通常是自动进行的，在做内部标定的过程当中，最接近设定值的样板（或者样板组合）被推到光闸窗口正下方，下臂传感器接受此次射线强度信号比较于来自外部校准信号计算出变化量，然后利用系统软件对每个传感器
通道动计算出一个修正因子，可对系统产生的漂移进行修正。

参考文献
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[2]热轧RM312多功能仪技术手册,2005,7.
[3]杨法明，崔瑞瑞.X射线光电子能谱分析,2009,3.
[4]张云霞.物联网商业模式探讨[J].电信科学,2010,26(4):6-11.。