專利名稱:X射線凸度測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及金屬板帶熱軋過程中對板帶材凸度進(jìn)行在線實(shí)時測量的裝置,尤其涉及三射源九探測器X射線凸度測量儀,屬于金屬壓延加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
在金屬板帶熱軋過程中,為了實(shí)時獲得高精度的帶材橫斷面厚度分布信息,使用一種板帶材凸度在線測量裝置,向板形自動控制系統(tǒng)提供高精度的橫斷面厚度測量值。
目前,板帶材凸度在線測量裝置為雙C形架移動掃描式凸度儀,雙C形架移動掃描式凸度儀由一臺中心線測厚儀和一臺掃描式測厚儀兩部分組成。中心線測厚儀的測量點(diǎn)固定對準(zhǔn)在被測帶材寬度方向的中心位置,用于測量帶材中心線厚度,描述帶材沿長度方向的厚度分布。掃描式測厚儀射線測量單元安裝在可以橫向移動的C形架上,測量時,通過移動C形架,掃描整個帶材橫斷面。但由于C形架的掃描移動與帶材的軋制運(yùn)動同時進(jìn)行,實(shí)際測量軌跡在帶材上是一條斜線,測量的不是真正意義的橫截面。同時由于掃描速度受限制,測量信號無法實(shí)時用于反饋;另外,測厚儀在移動時發(fā)生的顫動將影響厚度測量精度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,提供一種三射源九探測器X射線實(shí)時凸度測量儀,取消專為厚度自動控制系統(tǒng)配置的測厚儀,使其兼具現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),實(shí)時測量板帶材的橫斷面凸度分布,可同時向厚度控制系統(tǒng)和凸度控制系統(tǒng)提供相應(yīng)的厚度信息。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)X射線凸度測量儀,包括X射線源、探測器,由X射線源發(fā)出X射線穿透被測帶材,輻射能部分被吸收,位于帶材另一側(cè)的探測器測定輻射強(qiáng)度,其特征在于設(shè)有三個X射線源和九個X射線探測器,三個X射線源安裝于C形架的上臂,在C形架底部的相對位置安裝有九個X射線探測器,并沿寬度方向成對稱均勻分布,C形架的橫向移動進(jìn)入或退出軋制線;中心線測量單元對準(zhǔn)被測帶材寬度方向的中心位置,測量帶材中心線厚度,描述帶材沿長度方向的厚度分布,將厚度信號傳送給厚度自動控制系統(tǒng)和凸度自動控制系統(tǒng);九點(diǎn)測量信號經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理將結(jié)果輸送到凸度自動控制系統(tǒng)。
進(jìn)一步地,上述的X射線凸度測量儀,每個X射線源對應(yīng)三個探測器,每三個探測器為一排,為了消除相鄰X射線源對探測器的干擾,中間的一排與左右的兩排呈平行錯位排布,相應(yīng)地,三個X射線源也錯位排布。
更進(jìn)一步地,上述的X射線凸度測量儀,射線源安裝面的水平度誤差小于1/2000,探測器安裝面的水平度誤差小于1/2000。
再進(jìn)一步地,上述的X射線凸度測量儀,射線源安裝面與探測器安裝面的平行度誤差小于1/2000。
本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在三射源九探測器X射線凸度測量儀不僅實(shí)時測量板帶材的橫斷面厚度分布,而且中心線測量單元固定對準(zhǔn)在被測帶材寬度方向的中心位置,用于測量帶材中心線厚度,描述帶材沿長度方向的厚度分布,同時為厚度自動控制系統(tǒng)和凸度自動控制系統(tǒng)提供厚度信號,取消專為厚度自動控制(AGC)系統(tǒng)配置的測厚儀,同時9點(diǎn)測量信號也實(shí)時傳送給凸度自動控制系統(tǒng),測量信號可同時參與板帶材的縱向和橫向厚度控制。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明圖1凸度測量儀系統(tǒng)配置示意圖;圖2本發(fā)明凸度測量儀的三射源九探測器與C形架的構(gòu)造示意圖;圖3本發(fā)明九個探測器的俯視分布示意圖。
圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表
具體實(shí)施方式
圖1所示,凸度測量儀的系統(tǒng)配置,主要包括X射線源部分、探測器部分、電氣控制部分、內(nèi)部標(biāo)定箱、機(jī)械部分、凸度檢測信號處理單元、人機(jī)界面部分、冷卻系統(tǒng)。
輻射測量厚度的原理是,利用射線在金屬內(nèi)的衰減(或材料對輻射的吸收)特性來測量帶材的厚度。由輻射源發(fā)出的X射線或同位素放射線,穿透被測帶材,輻射能部分被吸收,位于帶材另一側(cè)的探測器測定輻射強(qiáng)度,并遵循下面的公式Im=I0·e-μh,h=1/μ·ln(I0/Im),式中I0-吸收前射線強(qiáng)度,Im-吸收后射線強(qiáng)度,μ-物質(zhì)吸收系數(shù),h-帶材厚度。探測器將檢測到的輻射強(qiáng)度信號轉(zhuǎn)換為與帶材厚度成比例的電流信號并輸出到信號處理計(jì)算機(jī),信號處理計(jì)算機(jī)經(jīng)過計(jì)算得出被測帶材的厚度。
X射線源部分包括三套X射線源驅(qū)動系統(tǒng)和三個X射線管系統(tǒng),用于產(chǎn)生所需要的X射線;X射線驅(qū)動系統(tǒng)由主控制板和功率驅(qū)動板及電源三大部分組成,其中主控制板用于產(chǎn)生X射線的高壓和電流脈寬調(diào)制信號,并采集射線高壓和電流的反饋信號,進(jìn)行誤差比對后實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制調(diào)節(jié),保持射線源能量的穩(wěn)定。
探測器部分包括九套探測器,用于接收所對應(yīng)的X射線源產(chǎn)生的X射線,探測器微弱的電流信號經(jīng)過一級放大、濾波后再傳送給凸度儀控制系統(tǒng),經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。
電氣控制部分用于測量信號的處理、X射線源工作狀態(tài)的控制、內(nèi)部標(biāo)定的操作與處理、凸度儀的操作與控制等。
內(nèi)部標(biāo)定箱用于凸度儀測量精度的校正,每隔8小時校正一次,以保持凸度儀較高的測量精度。
機(jī)械部分包括C形架及其驅(qū)動裝置,由電機(jī)驅(qū)動C形架橫向移動,進(jìn)入或退出軋制線。
凸度檢測信號處理單元用于測量信號的處理、轉(zhuǎn)換和輸出。
冷卻系統(tǒng)設(shè)有兩套水冷單元,一套用于C形架外壁冷卻,另一套用于射線源恒溫控制,防止X射線源及探測器過熱,保證測量精度,并有效延長其使用壽命。
人機(jī)界面部分用于在操作臺對凸度儀進(jìn)行操作和參數(shù)的輸入等。
如圖2所示,第一射線源3、第二射線源4和第三射線源5均安裝于C形架1的上臂上,每個X射線源對應(yīng)三個探測器,九個X射線探測器裝于C形架底部上的相對位置上,且沿寬度方向成對稱分布(應(yīng)能覆蓋最大帶材寬度),C形架1在電機(jī)2驅(qū)動下可以橫向移動,進(jìn)入或退出軋制線,中心線測量單元固定對準(zhǔn)在被測帶材6寬度方向的中心位置,用于測量帶材6中心線厚度,描述帶材6沿長度方向的厚度分布,同時為厚度自動控制(AGC)系統(tǒng)和凸度自動控制系統(tǒng)提供厚度信號,可取消專為AGC系統(tǒng)配置的測厚儀。九點(diǎn)測量信號經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理,并進(jìn)行合金補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償后通過數(shù)值分析的方法繪制出連續(xù)的斷面厚度曲線,并將結(jié)果輸送到凸度自動控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中。
三射源九探測器X射線凸度測量儀,每個X射線源對應(yīng)三個探測器,在帶材橫斷面上共分布九個測量點(diǎn),如圖3所示為九個探測器的俯視分布示意圖,每三個探測器為一排,為了消除相鄰兩個X射線源對探測器的干擾,中間的一排與左右的兩排呈平行錯位排布,相應(yīng)地,三個X射線源也錯位排布。9個探測器實(shí)時測量板帶材的橫斷面厚度分布,而且中心線測量單元固定對準(zhǔn)在被測帶材寬度方向的中心位置,用于測量帶材中心線厚度,描述帶材沿長度方向的厚度分布,同時為厚度自動控制(AGC)系統(tǒng)和凸度自動控制系統(tǒng)提供厚度信號,可取消專為AGC系統(tǒng)配置的測厚儀。
具體安裝應(yīng)用時,要保證射線源安裝面的水平度誤差小于1/2000,探測器安裝面的水平度誤差小于1/2000;射線源安裝面與探測器安裝面的平行度誤差小于1/2000。
考慮到帶材的品種和溫度與儀器標(biāo)定時的差異會造成測量誤差,所設(shè)計(jì)的凸度儀具有溫度補(bǔ)償和合金補(bǔ)償功能,以提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
溫度補(bǔ)償公式為SK=SW·(1+2·α·ΔT),式中SK-補(bǔ)償后得到的室溫時的帶材厚度,SW-高溫時實(shí)測的帶材厚度,α-膨脹系數(shù),ΔT-測量時帶材溫度與室溫之間的溫度差。
合金補(bǔ)償公式為Ai=1+∑[G%(x)/100·(Ai(ρ)-cor(x))]式中Ai-合金補(bǔ)償系數(shù),G%(x)-合金成分x所占的重量百分比,Ai(ρ)-cor(x)-合金成分x的密度補(bǔ)償系數(shù),ρ-帶材的密度。
九點(diǎn)厚度測量結(jié)果傳送給凸度控制系統(tǒng)參與凸度控制,中心點(diǎn)的測量結(jié)果還同時送給厚度控制系統(tǒng)參與厚度閉環(huán)控制。三射源九探測器X射線凸度測量儀成功應(yīng)用于2400型熱軋機(jī)上,九點(diǎn)厚度測量結(jié)果的靜態(tài)精度好于厚度的±0.15%,動態(tài)精度好于厚度的±0.2%。
以上通過具體實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作了進(jìn)一步說明,給出的例子僅是應(yīng)用范例,不能理解為對本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的一種限制。
權(quán)利要求
1.X射線凸度測量儀,包括X射線源、探測器,由X射線源發(fā)出X射線穿透被測帶材,輻射能部分被吸收,位于帶材另一側(cè)的探測器測定輻射強(qiáng)度,其特征在于設(shè)有三個X射線源和九個X射線探測器,三個X射線源安裝于C形架的上臂,在C形架底部的相對位置安裝有九個X射線探測器,并沿寬度方向成對稱均勻分布,C形架的橫向移動進(jìn)入或退出軋制線;中心線測量單元對準(zhǔn)被測帶材寬度方向的中心位置,測量帶材中心線厚度,描述帶材沿長度方向的厚度分布,將厚度信號傳送給厚度自動控制系統(tǒng)和凸度自動控制系統(tǒng);九點(diǎn)測量信號經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理將結(jié)果輸送到凸度自動控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線凸度測量儀,其特征在于每個X射線源對應(yīng)三個探測器,每三個探測器為一排,中間的一排與左右的兩排呈平行錯位排布,相應(yīng)地,三個X射線源也錯位排布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線凸度測量儀,其特征在于射線源安裝面的水平度誤差小于1/2000,探測器安裝面的水平度誤差小于1/2000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的X射線凸度測量儀,其特征在于射線源安裝面與探測器安裝面的平行度誤差小于1/2000。
全文摘要
本發(fā)明提供一種X射線凸度測量儀,三個X射線源安裝于C形架的上臂,在C形架底部的相對位置安裝有九個X射線探測器,并沿寬度方向成對稱均勻分布,每個X射線源對應(yīng)三個探測器,C形架的橫向移動進(jìn)入或退出軋制線;中心線測量單元對準(zhǔn)被測帶材寬度方向的中心位置,測量帶材中心線厚度,描述帶材沿長度方向的厚度分布,將厚度信號傳送給厚度自動控制系統(tǒng)和凸度自動控制系統(tǒng);九點(diǎn)測量信號經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理將結(jié)果輸送到凸度自動控制系統(tǒng)。本發(fā)明取消專為厚度自動控制系統(tǒng)配置的測厚儀,實(shí)時測量板帶材的橫斷面凸度分布,測量信號同時傳送給厚度自動控制系統(tǒng)和凸度自動控制系統(tǒng),參與板帶材的縱向和橫向厚度控制,更好地提高板帶材的板形精度。
文檔編號B21B38/04GK1962102SQ20061009794
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者楊雙成, 李獻(xiàn)國, 鄒凱 申請人:蘇州有色金屬加工研究院