一種測厚儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種測厚儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷增長以及工業(yè)化水平的不斷提高，鋼鐵材料在各行各業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，而且隨著我國制造業(yè)的不斷進(jìn)步，對鋼鐵材料的質(zhì)量要求也越來越高，其中鋼鐵材料的厚度更是所有質(zhì)量指標(biāo)要求最嚴(yán)格的。因此，測厚儀的測量精度與穩(wěn)定性，決定了整個(gè)軋機(jī)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，進(jìn)而決定了整個(gè)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的工藝水平。
[0003]國外在上個(gè)世紀(jì)50年代就開始了對鋼材測厚儀的研發(fā)，當(dāng)初采用了雙束光探測器對光信號進(jìn)行模擬計(jì)算，測得的厚度數(shù)據(jù)精度低，誤差大。在70年代后期計(jì)算機(jī)技術(shù)有了初步發(fā)展后，開始使用單束光測厚系統(tǒng)，使用A/D轉(zhuǎn)換器將放大后的傳感器信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，與50年代的模擬方法相比有了一定的進(jìn)步。到了 80年代，由于核物理科技的發(fā)展成熟，國外開始使用射線作為測厚儀的測厚工具。原理是射線透過被測材料后強(qiáng)度會(huì)發(fā)生改變，并且透過的射線強(qiáng)度隨板材厚度的增加而遞減，據(jù)此使用射線的衰減幅度來反推出被測物體的厚度。
[0004]在射線測厚儀發(fā)展早期，其射線源均為放射性同位素，但放射性同位素的射線強(qiáng)度不可控，一旦儀器射線源部分的外殼損壞導(dǎo)致屏蔽失效，發(fā)生輻射泄露后會(huì)帶來一系列環(huán)境安全性問題。即使上述問題沒有發(fā)生，儀器報(bào)廢后放射性元素的處置也是一個(gè)世界性難題。而且放射性元素的射線強(qiáng)度隨著時(shí)間的推移會(huì)成指數(shù)規(guī)律衰減，為了保證測量精度，需要每隔一段時(shí)間就對儀器進(jìn)行重新標(biāo)定。
[0005]我國在測厚儀的研發(fā)方面起步較遲，因此在測厚儀的研制及其應(yīng)用技術(shù)上仍存在很大進(jìn)步空間。例如，國內(nèi)的射線測厚儀生產(chǎn)廠家絕大多數(shù)仍采用技術(shù)簡單，不需額外控制的放射性同位素作為射線源，但由于前述因素的影響，往往測量精度都不是很高，與國外廠商存在著I?2個(gè)數(shù)量級的差距，并且放射性同位素的安全性飽受質(zhì)疑。極少數(shù)使用X射線的測厚儀生產(chǎn)廠家，由于射線控制技術(shù)與射線強(qiáng)度檢測算法較落后，其測量精度與使用同位素做射線源的廠家相比并未顯著提高。
[0006]雖然國外的射線測厚系統(tǒng)大多數(shù)使用射線管作為射線源，但由于射線穿過被測物體后的剩余射線強(qiáng)度與板材厚度近似呈一指數(shù)遞減關(guān)系，而傳感器只可穩(wěn)定探測較強(qiáng)的射線強(qiáng)度，進(jìn)而導(dǎo)致測量范圍較窄。另外，由于射線管產(chǎn)生的X射線具有連續(xù)能譜，并且被測物體對X射線中的特定能級粒子有較強(qiáng)的吸收能力，一般的板材只選擇性的吸收連續(xù)能譜中極窄能量范圍內(nèi)的一部分粒子，因此導(dǎo)致X射線穿過被測物體后的剩余射線強(qiáng)度與板材厚度并不嚴(yán)格遵守指數(shù)遞減規(guī)律，導(dǎo)致測量結(jié)果并不精確。
[0007]如何提高測厚儀的精準(zhǔn)度成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高測試精度的測厚儀。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案:
[0010]一種測厚儀，包括:
[0011]X射線高壓電源、X射線管、X射線探測傳感器和厚度檢測擬合單元；
[0012]所述X射線高壓電源的第一輸出端與所述X射線管的陽極相連，用于向所述X射線管陽極輸入用于控制X射線的強(qiáng)度的可調(diào)節(jié)直流高壓；所述X射線高壓電源的第二輸出端與所述X射線管的陰極燈絲相連，用于向所述X射線管的陰極燈絲輸入用于控制X射線的能譜分布的可調(diào)節(jié)交流電流；
[0013]所述X射線管，用于輸出與所述X射線高壓電源輸出的可調(diào)節(jié)直流高壓和可調(diào)節(jié)交流電流相匹配的X射線；
[0014]所述X射線探測傳感器的輸出端與所述厚度檢測擬合單元的輸入端相連，用于獲取所述X射線管輸出的、穿過被測物體后的X射線，生成與獲取到的X射線的強(qiáng)度相匹配的電信號，并將所述電信號發(fā)送至厚度檢測擬合單元；
[0015]所述厚度檢測擬合單元，用于將獲取到的電信號放大后進(jìn)行數(shù)據(jù)量化采集，采用多項(xiàng)式擬合和雙指數(shù)擬合相結(jié)合的數(shù)據(jù)處理方法對由數(shù)據(jù)量化采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算得到被測物體的厚度信息。
[0016]優(yōu)選的，上述測厚儀，還可以包括:
[0017]與所述厚度檢測擬合單元輸出端相連的厚度控制顯示單元，用于獲取并顯示所述厚度信息，將所述厚度信息通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至軋機(jī)的厚度控制系統(tǒng)。
[0018]優(yōu)選的，上述測厚儀，還可以包括:
[0019]通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述厚度控制顯示單元相連的無線顯示單元，用于顯示所述厚度信息。
[0020]優(yōu)選的，上述測厚儀，還包括:
[0021]用于承載所述X射線高壓電源、X射線管、X射線探測傳感器和厚度檢測擬合單元的C型架；
[0022]所述X射線管設(shè)置在所述C型架的下臂上，所述X射線探測傳感器與所述X射線管對稱設(shè)置在所述C型架的上臂上。
[0023]優(yōu)選的，上述測厚儀中，所述X射線探測傳感器包括:
[0024]采用-400V負(fù)高壓電源作為外加高壓電場的電離室和用于測量電離室內(nèi)電離電流的電流測量電路。
[0025]優(yōu)選的，上述測厚儀中，所述X射線管為COMET公司的生產(chǎn)的型號為MXR-161的X
射線管。
[0026]優(yōu)選的，上述測厚儀中，所述X射線高壓電源，包括:
[0027]陽極高壓直流電源、低壓燈絲交流電源和調(diào)節(jié)電路；
[0028]所述陽極高壓直流電源用于將輸入電源經(jīng)半橋逆變電路逆變成高頻正弦波后送入高頻升壓變壓器初級，由所述高頻升壓變壓器次級輸出高壓交流電壓，在將所述高壓交流電壓經(jīng)正負(fù)雙向倍壓電路倍壓后，發(fā)送至所述X射線管的陽極；
[0029]所述低壓燈絲交流電源，用于將輸入電源經(jīng)半橋逆變電路逆變后送入隔離耦合變壓器初級，由所述隔離耦合變壓器次級輸出接交流電流至所述X射線管的陰極燈絲；
[0030]所述調(diào)節(jié)電路，用于采用電阻衰減網(wǎng)絡(luò)和電流取樣環(huán)分別對所述陽極高壓直流電源和低壓燈絲交流電源的輸出進(jìn)行采樣，將采樣得到的采樣數(shù)據(jù)由A/D轉(zhuǎn)換器輸入至微控制器，所述微控制器對所述采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合數(shù)字PID調(diào)控，并輸出數(shù)字控制信號，將所述數(shù)字控制信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，傳送至PWM移相控制模塊，所述PWM控制模塊依據(jù)所述將D/A轉(zhuǎn)換的模擬控制信號產(chǎn)生PWM波驅(qū)動(dòng)所述陽極高壓直流電源和低壓燈絲交流電源中的半橋逆變電路。
[0031]優(yōu)選的，上述測厚儀中，所述陽極高壓直流電源，包括:
[0032]輸入端與直流電源相連的第一半橋逆變電路；
[0033]初級與所述第一半橋逆變電路輸出端相連的高頻升壓變壓器；
[0034]輸入端與所述高頻升壓變壓器次級相連的正負(fù)雙向倍壓電路，所述正負(fù)雙向倍壓電路的輸出端用于與所述X射線管的陽極相連；
[0035]所述低壓燈絲交流電源包括:
[0036]輸入端與直流電源相連的第二半橋逆變電路；
[0037]初級與所述第二半橋逆變電路輸出端相連的隔離耦合變壓器，所述隔離耦合變壓器的次級用于與所述X射線管的陰極燈絲相連；
[0038]所述調(diào)節(jié)電路，包括:
[0039]輸入端與所述正負(fù)雙向倍壓電路的輸出端相連，用于對所述正負(fù)雙向倍壓電路的輸出電壓進(jìn)行采樣的電壓取樣模塊；
[0040]輸入端與所述電壓取樣模塊的輸出端相連的第一 A/D轉(zhuǎn)化模塊；
[0041]第一輸入端與所述第一 A/D轉(zhuǎn)化模塊輸出端相