关键字：X射线 测厚仪 AGC
1、概述
测厚仪作为一种在线测量板材厚度的精密仪器，在整个轧机的AGC控制系统中占有非常重要的地位。它为AGC系统提供实时厚度偏差信号，信号的准确和灵敏度直接影响了轧制板材的厚度质量。
Radiometrie（瑞美）RM 215测厚仪可为带钢提供精确，高速的非接触式厚度测量。它采用模块化设计，配置灵活，维护简便，经济且性能指标优异。用户能够根据RM 215测厚仪提供的，对测量结果的绝对值或偏差的实时的反馈，来提高产品的质量。因此，RM 215测厚仪因其响应速度快、噪声低、精度高而在冷热轧线得到广泛应用。
2、X射线测厚仪的组成原理以及技术特点
2.1、测厚仪组成
Radiometrie（瑞美）RM 215测厚仪的典型平面布置图1：
测厚仪主要由主控制柜、接线箱、报警灯、C 型架等部分组成
2.1.1、C 型架
C 型架位于轧线精轧机组后，包括机械部分、探头、放射源、接收源等；X射线探测头，高压源均由国外进口，分辨率高，响应时间短，使测量数据更精确，保证了产品质量的稳定性和可靠性。
机械部分由一个C型框架、一个驱动气缸、前后限位等组成，在C型框架下部里面，有一个控制、校准用小气缸及其辅助机构，通过CRT触摸屏的软件控制按钮可以驱动气缸进行测量、校准、屏蔽等操作。
放射源在C型架的下臂内的一个黑色铅盒中，并在上面开了一个快门，用来控制放射线的通断。位于源盒正上方，C型架上臂的圆柱体里面装有探测用的射线探测器、电离室和前置放大电路。
2.1.2、主控制柜
主控制柜里有工控机，触摸显示器以及接线柜的总电缆终端、模拟和数字输入输出模块、高速计数器和以太网模块等，工控机的配置包括摩托罗拉680LC40微处理器主板、4MDRAM、1M快闪存储器、一个打印口和软盘硬盘驱动器。计算机通过多功能数据采集板获取厚度、长度脉冲、和探头温度等模拟信号和气缸位置等数字信号，进行计算输出、厚度显示、机械控制等，以及给轧机AGC系统一个厚度偏差信号。
程序采用目前流行的面向对象程序设计语言C++，模型参数可根据现场生产实际实现灵活配置．可利用历史数据对模型参数进行自适应及优化；利用实测数据对模型进行离线调试，对实测数据进行同步、抓拍扫描处理，对中浪及边浪具有良好的控制效果。
2.1.3、报警灯
黄灯（X射线指示灯）
黄灯灭时表明无X射线，闪烁表示X射线将要产生，常亮表示正在发射X射线，测厚仪正常工作。一般，黄灯亮时尽量远离C型架，以防X射线对人体的辐射伤害。
红灯（快门打开）
红灯灭时表明快门关，闪烁表示快门将要打开，常亮表示快门打开
绿灯（快门关闭）
绿灯灭表示快门打开，常亮时表明快门关。
2.2、测厚仪工作原理
对于X射线，在其穿透被测材料后，射线强度I的衰减规律为
式中 I0———入射射线强度；
μ———吸收系数；
h———被测材料的厚度。
当μ和I0一定时，I仅仅是板厚h的函数，所以测出I就可以知道厚度h。
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。
2.3、技术特点
采用国际上最先进的、稳定性最好的射线源，体积小，使用寿命长，易维护； 模块化设计，设备结构简洁、部件更换快速、简单，便于维护； 快速多点校正法技术保证了系统的长期精度；快速、连续、非接触测量、实时显示高精度测量值； 采用双放大技术和独特大电离室，提升测量范围及精度；温度补偿与合金补偿功能
由于X光测厚仪是在线测量仪表，检测的厚度是钢板热态时的厚度，这样会和冷态时的厚度有一定的偏差，所以就增加了温度补偿系数。使在线测量的数据与冷态时保持一致。同样如果轧制材质有变化时，也会给测量带来误差。这时只需将不同材质的样板进行检测，计算出合金补偿系数，也可以使测量数据和实际材质厚度保持一致。
由于测厚仪结构复杂，所处环境恶劣，为保证检测精度在硬件和软件的设计制造过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，如光电耦合、尖峰滤波、变压器耦合等，使它能适应恶劣的工作环境。这就大大提高了电控系统的可靠性。
基于触摸显示器与WINDOWS操作平台的操作软件易于操作和使用，可在主界面中可以设定期望厚度，在测量不同的合金时可通过合金牌号选择对话框选择已经存储的合金牌号，并输入补偿系数，补偿到实际的产品厚度值，主监控画面如图2：
3、应用
3.1、AGC控制
在带钢生产中的AGC（厚度自动控制）需要测厚仪给出厚度偏差信号。厚度偏差信号传送到轧机的控制系统（PLC）如图3：
根据厚度偏差信号轧机操作手选择合适的AGC控制方式，AGC控制系统运用PID调节原理实现张力AGC、速度AGC、压力AGC的计算，计算后的控制信号再传送给PLC控制系统实现对张力、速度、压力的即时调整轧制出合格厚度的板带产品。
3.2、常见故障及处理
“C”型架自动退出，即使手动也不能动作，导致AGC不能正常工作，严重时造成轧废停产。
当测厚仪“C”型架自动退出，应当检查恒温冷却系统是否有故障，如欠压、低水位故障；测厚仪电压是否正常以及网络连接是否正常。如果“c”型架手动都无法动作，应当检查“c”型架的前进和后退行程开关是否能够复位。为确保测距仪测量精确，定期检查镜头、风扫系统及恒温冷却系统。
3.3、安装注意事项
在安装时应注意：导轨与轧制线平行使X射线垂直穿过轧制材质；电源采用专用仪表电源，或用稳压电源，防止现场对仪表的干扰；机框要接地，电源线与信号线应分别穿铁管，并且屏蔽线应与地线相连，防止干扰。射线检测窗口应保持清洁，以保证测量精度。
由于X射线对人体有害，为确保工作人员的安全，配备了X射线状态报警灯，断流继电器，温度继电器和手动安全锁。使当测厚仪工作异常时，如温度过高或冷却水关闭时，能及时报警，并自动切断X射线，防止设备损坏。并且在手动锁锁死后，不能接通X射线，确保工作人员在维护、点检工作时，不受到意外伤害。
4、结束语
Radiometrie（瑞美）RM 215测厚仪是专为热轧及冷轧钢板、铝或铝箔、冷轧钢或钢合金（如不锈钢）、铜或铜合金以及其它金属和非金属工业而设计的。可在线、动态、实时、精确及非接触的测厚，可实时监控生产线，并保证原料的节省及实现产品的高品质性能要求。
作者简介：马净（1977-），女，工程师，主要从事工业自动化的开发与研究。
