X射线测厚仪原理

本文介绍了用于薄膜测厚的全自动往复式X射线测厚仪的研制，详述了该测厚仪的硬件组成和测厚的工作原理。该装置已成功运行在双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜生产线上。

薄膜厚度控制是宽幅薄膜生产中至关重要的单元，直接影响到薄膜产品的质量。而测厚仪是薄膜厚度控制系统中的主要设备。目前国内薄膜生产线用于薄膜成品厚度在线测量的测厚仪主要是国外进口设备，维护和使用成本很高，而国产测厚仪也存在精度低，响应慢，实时控制效果不好等缺点。此X射线测厚仪的研制在保证精度和功能的同时，降低了成本。

薄膜的厚度控制系统为闭环系统，熔融的塑料经挤出机模头挤出后，通过横向和纵向双向拉伸成薄膜，并在牵引辊处进行测厚仪测厚，所得测厚数据通过测厚仪控制系统进行数据处理并把控制信号传递到挤出机的模头，对模头的推位螺栓的温度进行控制来控制挤出机的物料挤出量，从而实现薄膜神厚度控制。

探测器x射线管发射出的x射线在经过薄膜后，通过瓣膜的吸收率对信号的影响来测量被测物体的厚度。

此测厚系统由X射线发射和接收装置，机械传动机构，控制系统，终端操作显示机构，模头控制机构组成。

X射线发射和接收装置包括X射线管、高压发生装置、光电倍增管检测器、信号采集模块和冷却系统四个部分。

考虑到薄膜测厚和安全因素，采用的是5KeV的低能量X射线，硅土屏蔽包装。对人体损害极小，且X射线管随供电电源断开而消失。

高压发生装置的作用是产生高压，从而在射线管阴阳极之间形成电势差，产生X射线。通过外部供给直流24V电压转换成可调的5～30kV高压。

为保证测厚的稳定性，必须要有一个高精度的灯丝电源调节电路，以稳定电子束的大小。X射线的发生主要由管电压和管电流决定的。与管电压的立方或平方及管电流成正比。若换算到厚度上，对于管电压的波动来说要增

X射线测厚仪原理是根据X射线穿透被测物时的强度衰减来进行转换测量厚度的，即测量被测钢板所吸收的X射线量，根据该X射线的能量值，确定被测件的厚度。由X射线探测头将接收到的信号转换为电信号，经过前置放大器放大，再由专用测厚仪操作系统转换为显示给人们以直观的实际厚度信号。

X射线源辐射强度的大小，与X射线管的发射强度和被测钢板所吸收的X射线强度相关。一个在系统量程范围内的给定厚度，为了确定其所需的X射线能量值，可利用M215型X射线检测仪进行校准。在检测任一特殊厚度时，系统将设定X射线的能量值，使检测能够顺利完成。

在厚度一定的情况下，X射线的能量值为常量。当安全快门打开，X射线将从X射线源和探头之间的被测钢板中通过，被测钢板将一部分能量吸收，剩余的X射线被位于X射线源正上方的探头接收，探头将所接收的X射线转换为与之大小相关的输出电压。如果改变被测钢板的厚度，则所吸收的X射线量也将改变，这将使探头所接收的X射线量发生变化，检测信号也随之发生相应的变化。

相比同位素测厚仪信号噪音大的问题，X射线测厚仪具有信号噪音非常小的主要优点，根据厚度选择使用合适的X射线管电压等级，不同的电压等级产生的X射线的能量级可以对X射线管进行优化。此外，X射线在安全方面也同样优于同位素。在生产过程中，生产线断带和停机不可避免，在这种情况下，X射线可以通过关闭快门的方式切断X射线，有效防止电离辐射对人体的伤害，保护生产线上操作人员的安全。

而同位素放射源却无法关闭，只有借助防辐射工具被动防御辐射对人体造成的伤害。在放射源处理方面，因为同位素放射源使用完毕后，不得随意丢弃必须由国家相关部门保管，支付高额保管费用，直至完全衰变。而X射线放射源是电离辐射，当高压关闭后，将无X射线产生。

X射线测厚仪系统由“C”型架、HMI站、控制柜和通信系统组成。“

X射线测厚仪的测量精度会受到诸多因素的影响，例如X射线发生器射线强度的变化、待测带材合金成分的变化、现场环境的温度、湿度等。为了降低X射线发生器射线强度变化对测量精度的影响，提出一种X射线测厚仪在线校正方法，改进了X射线测厚仪的硬件装置及软件程序，实现实时修正X射线发生器射线强度对测量精度的影响，从而在不影响生产进度的同时，保证轧制带材的公差要求。

X射线测厚仪是带钢生产过程中关键的检测设备，是厚度控制系统(AGC)的重要组成部分。测量不同厚度的板材，可以通过调节高压值来设置不同的射线强度以提高测量精度，这要求X射线发生器有很高的稳定性，但是对于测厚仪而言，影响其稳定性的因素很多，例如：生产中的因素，温度变化、电磁干扰、元器件性能下降、油污水汽等；被测带材合金成分的变化；X射线测厚仪本身的不稳定性，包括X射线的衰减、测头的不稳定及加在高压控制箱的不稳定等。

为了保证X射线测厚仪的测量精度及其稳定性，前人已经做了大量的工作。例如，上世纪60年代研制出的双通道X射线测厚仪对穿过被测带材的射线强度与穿过基准楔的射线强度进行差分处理，以降低由于射线强度的不稳定所带来的影响。这类测厚仪结构复杂，对基准楔的加工要求及文职控制精度要求很高。随着科技的发展，X射线测厚仪进入单通道时代，此类测厚仪对X射线强度的稳定性有着很高的要求。因此，针对单通道X射线测厚仪提出了一种在线校正的方法，实现对X射线测厚仪测量精度的实时修正。

在实际生产过程中，影响X射线测厚仪测量精度的因素很多，如生产环境因素，包括生产环境的温度、湿度的变化、油污水汽等的干扰；生产现场的电磁干扰；被测带材与标准板之间的高度差；被测带材合金成分的变化；X射线测厚仪本身不稳定等。

针对不同的影响因素，有不同的校正方法来校正该种因素对测量精度的影响。例如在C型架的下臂装有标样箱，而测量待测带材时

本文就X射线测量精度的影响因素进行分析与论述，及其在X射线测厚仪在具体的使用过程中，应该采取什么样的措施进行维护，保障X射线测厚仪测量的精确度。

X射线测厚仪是通过放射X射线穿透被测物体时的强度衰减量来测量物体厚度。X射线测厚仪的优点是器在断电后就不会在释放任何射线，减少了对人体和周围环境的危害，从而是一种安全的测厚仪，因此，各大工程中特别是在有色金属板材生产加工中被广泛的应用。但是，由于X射线测厚仪的射线强度、以及被测物的材质、温度、倾斜角度等都会影响到X射线测厚仪测量的精确度，所以我们应该注意影响X射线测厚仪测量精度的因素并注重对其进行日常的维护。

首先，是X射线的高压控制箱会对测量的精度造成一定的影响。X射线测厚仪的测量原理就是通过施加高压电源放射出X射线，通过X射线的穿透物体时的衰减量来测量被测物体的厚度。但是高压控制箱的安装位置会对测厚仪的精确度造成一定的影响。安装的位置不当就会使测量的精度不准确波动比较明显。

另外，X射线本身的衰减也会影响测厚仪的测量精度。X射线源的衰减对于工厂现场的的标定过程中，随着使用时间的增加，灯管的曲线会发生变化，在同一电压下，随着使用灯管时间的递加，厚度偏差会越来越大，因此，X射线源的衰减，是影响测量精度的一个主要原因。除了正常使用过程中X射线源会出现衰减，在出现某些故障是，也会发生突发性的衰减，出现标准化通过不过，反馈的电压与工厂现场标准电压相差巨大，发生这种情况，X射线测厚仪的测量精度肯定是不准确的。

第二，在X射线测厚仪通过施加高压释放出X射线时，X射线途经环境的温度湿度也会影响X射线对被测物体的测量。尤其是在热轧的过程中，测量的空间大X射线途经的环境就比较大，当温度高时，测量值减小，当温度低时，测量值则增加。

第三，在测量过程中，被测物体上，可能会有附着物，也会影响测量的精度。比如，在轧制生产中，测量的

X射线测厚仪是一种非接触式厚度测量装置，可以实现连续实时的在线测量，是铝板带加工中广泛应用的关键检测设备。虽然国内有很多不同型号的X射线测厚仪，但其工作原理是一致的，主要的构成也大体相似。本文根据多年现场维护X射线测厚仪的经验教训，简要介绍X射线测厚仪的维护要点。

X射线测厚仪的日常维护，除了需要遵循一般电气设备的常规维护方法(例如：电气连接情况、主要电源电压的检查、各个开关的操作是否有效)，这里主要讨论针对X射线测厚仪的维护。

(1)循环水。循环水恒温设备主要给射线源提供相对恒定的温度环境。射线源的温度波动将直接导致射线能量的变化，致使测量结果波动。循环水温度一般设定在20℃±1℃。

注意检查循环水的回水流量、水温是否正常。检查回水流量要实际查看回水管出水口的水流情况，不能依据X射线测厚仪没有水流报警就断定冷却水正常—水流开关总有损坏的时候(比如，锈蚀、因某种原因卡住了)。如果回水量明显减小了，应考虑水路是否有堵塞或漏水。为防止产生水垢堵塞、锈蚀管路，应使用纯净水灌装水箱。

(2)压缩空气。压缩空气的用途主要是吹扫射线束内的杂物、油雾等，如果压力不足，会使吹扫效果下降，影响测量结果。还有的X射线测厚仪使用气缸驱动标样和快门。巡视设备时应检查空气压力是否符合设计要求，滤芯是否需要更换。

(3)C型架上灯的状态。灯的状态应正确，否则说明X射线测厚仪存在某种故障。从安全的角度考虑，即使确认X射线测厚仪没有功能上的故障，仅仅是灯泡损坏，也应及时更换，以防止意外的辐射伤害。

(4)射线窗口和探头窗口。目视检查射线窗口和探头窗口，如有破损应及时更换窗口材料。

轧制过程产生的油雾中含有粉状物(金属粉末、硅藻土粉末等)，凝结在窗口上会产生油泥，相当于在射线束中插入了一层异物。油泥厚到一定程度，会使探头电压明显下降，影响测量精度，因此Z好每天擦拭这两个窗口，保持清洁。

很多人很疑惑使用X射线测厚仪会不会对人体健康造成危险，担心X射线测厚仪发射出来的射线会对我们人体产生不利影响，导致身体出现健康问题，下面仔细给大家讲解下。

什么是X射线测厚仪?从字面上就不难理解，自然与射线有关。具体是利用X射线穿透被测材料时，结合X射线的强度变化与相关材料厚度的特性，从而来测定出材料的极ng准厚度。以PLC和工业计算机为核心，采集计算数据并输出目标偏差值给轧机厚度控制系统，已达到要求的轧制厚度.总的来说来，X射线测厚仪是属于一种非接触式的测量仪器。

X射线测厚仪适用于生产铝板、铜板、钢板等冶金材料为产品的企业，可以与轧机配套，应用于热轧、铸轧、冷轧、箔轧。由此可见它的应用范围之广，是众多企业经常需要使用的一种设备。但有不少使用可能会心存担忧，担心X射线测厚仪发射出来的射线会对我们人体产生不利影响，导致身体出现健康问题，在此为大家解答下：

一说起辐射，有的人会想到切尔诺贝利事故或福岛核危机。没错，这些骇人听闻事件中的核辐射与车站安检仪中的X光都是一种可能影响人体健康的“电离辐射”。当人体受到电离辐射的照射时，其中一部分能量可能被人体的各个部位吸收，以一定概率造成分子电离、化学键断裂、DNA损伤，进而引发人体生理反应。但是，正如适量饮酒无须担心酒精中毒，当某种电离辐射的强度很低，人体的受照时间很短，总有效剂量低于一定标准时，它的健康效应就可以忽略不计了。

ZG的《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002)规定，公众受到人工辐射的年平均有效剂量的估计值不能超过1毫希沃特。希沃特是一种衡量电离辐射的生物学效应的单位。通常认为，世界上平均每个人受到的天然辐射的年平均有效剂量是2.4毫希沃特，这些天然辐射包括宇宙射线、地表的电离辐射、通过饮食摄入的天然放射性核素和在室内外吸入的放射性氡气。

与以上两个数字相比，X射线测厚仪造成