轧机测厚仪控制原理培训(攀钢集团成都板材)

作者：周新朝目录：一、测厚仪测量原理介绍二、轧机新测厚仪产品介绍三、新测厚仪日常维护攀钢集团成都板材公司培训课件22019/9/172019/9/17基本原理探头Detector信号检测器Source射线源Steel-Thickness,t（钢-厚度为t）测厚仪测量原理介绍3攀钢集团成都板材公司培训课件厚度测量MetalBlocksGamma/X-rays物体伽玛/X射线Detector探头射线源钢-厚度，tI0=FullIntensityI0=总强度I=IntensityI=强度I=I0e-t/qt=-qln(I/Io)厚度测量值Meanfreepath,主自由通道q=f(keV,chemistry)化学成份攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/174射线的检测强度与厚度关系检测强度ID厚度0q2q6qq=thicknessatwhichI=0.37*I0位于I=0.37＊IO的厚度2q=thicknessforbestpercentnoisetosignalratio信噪比最佳的厚度6q=maximummeasurableThickness最大厚度量程攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/175X射线和伽玛射线的产生和特性同位素核裂变：常用的同位素源是镅241和铯137源单一固定能量单色可靠的低成本低功耗射线不能被关闭X射线管：高压加速电子轰击靶能谱可变能量安全-可通过关闭高压停止产生射线光子强度大攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/176适用于测量钢铁厚度的射线测厚范围-钢Sr90(Betaray)0.05-1.00mm锶90贝它射线Am241(GammaRay)0.15-6.25mm镅241伽玛射线Cs137(GammaRay)6.0-125mm铯137伽玛射线100kV(X-ray)0.1-10.0mm100kVX射线160kV(X-ray)0.2-25.0mm160kVX射线240kV(X-ray)1.0-50.0mm240kVX射线攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/177射线源的半衰期同位素有”半衰期“—活度衰减到初期一半所用的裂变时间Am241（镅241）433years（年）Cs137（铯137）30years（年）Sr90（锶90）29.6years（年）攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/178X射线管产生的X射线X射线强度IO正比于X管电流，典型的其强度要比同类设备的同位素源大500到1000倍X射线的能量Kev,与X射线管的高压有公式关系Anode阳极+HV-HVFilament灯丝Electrons电子X射线，强度为IO2-6VAC攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/179X射线管输出的频谱平均射线能量（kev)=0.8KVmax射线源高压，KVmaxGammaRaySourcegivesmono-energeticBeam伽玛源产生的单一能量射线能量，KeV射线/强度攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/1710X射线和伽玛射线的检测电离室光电倍增管式检测器+HV-HVX射线撞击气体原子，发生电离产生电子流e-=current电子流X射线激crystaltogeneratelightLightDetector光检测ScintillationCrystal闪烁晶体攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/1711电离室和光电倍增管的特点电离的优点非常稳定,温飘很低饱和照射后快速恢复100KV以下检测效率高缺点响应略低于电离室高能量射线检测效率低光电倍增管的优点响应略高于电离室高能量射线检测效率高缺点稳定差,温飘很高,需要温控装置饱和照射后恢复慢攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/1712测厚仪主要指标(IEC-1336)测量噪音响应时间(时间常数)长期漂移(稳定性)静态精度其中噪音指标和响应时间是相关指标攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/1713统计噪声噪声产生于射线的发生，吸收和检测过程中噪声有以下计算方式1sigma-68.3%oftime2sigma-95.5%oftime3sigma-99.7%oftime1.65sigma-90%oftime探头源VD噪声带VDTime时间攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/17142019/9/17统计噪声DDWtt=nqte-t2qkiES0dd±t厚度绝对误差西格马数EO的主自由通道（吸收系数）常数强度/电流能量固体角度（入射角）检测效率时间常数Functionminimumwhent=2q(X-raygaugesproducemoresignal)X射线测厚仪产生更强的信号{}攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍15噪声和测量厚度的关系123456781234567RELATIVENOISE相对噪声n()i0.1iMinatt=2qforIsotope在t=2q时最小（同位素）Minatt=qforX-ray在t=q时最小（X射线）攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2019/9/1716选择合适的X射线能量012345678012345678RELATIVENOISE相对噪声THICKNESS/MEANFREEPATH厚度/主自由通道RELATIVENOISE相对噪场0n()i80.1iIncreasingthex-rayenergyshiftstheoptimumthicknesspointofthenoisecurve增加X射线能量将改变噪声曲线最佳噪声厚度范围随之改变攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2019/9/1717测量响应时间厚度tTime时间被测物体实际厚度Thicknesschangeasmeasuredbygauge测厚仪输出的测量厚度T0TR63%ResponseTimeTR=Timetoreach63%offinalreading响应时间TR=输出达到63%时的时间(99.3%offinalreadingisreachedafter5*TR)5*TR时间后测量值将达到99.3%攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2019/9/1718测厚仪测量原理介绍测量更新时间厚度Time时间实际厚度T063%更新时间测厚仪模拟输出攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2019/9/1719测厚仪测量原理介绍为什么X射线测量效果较好?X射线会给出较好测量效果的原因更多的光子射线强度高使噪声更低可以根据测量厚度范围调整最佳射线能量在同样的噪声条件下,射线强度高会使响应时间更快攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2019/9/1720测厚仪测量原理介绍同位素、X射线的各自优缺点Isotope同位素低成本高可靠性易维护合金易较准低速轧制线射线强度低,使用时辐射范围小X-rayX射线响应快低噪声没有不适合的测量厚度高的气隙开口攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2019/9/1721测厚仪测量原理介绍2019/9/17同位素和X射线的缺点Isotope同位素仅适合一定的厚度测量范围响应慢噪声较高气隙小应用受限制要特殊许可证X-rayX射线费用高维护要求高合金补偿复杂射线强度大使用辐射范围大攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件22测厚仪测量原理介绍测量的标准化（校正）标准化（校正）采样以下两个电压射线束内没有物体时的全电压VO快门关闭，测量出基准电压Vinf即放大器的偏置电压通过使用校正的电压比值去可以补偿测量曲线由于探头/外界异物产生漂移，测量精度依然可以保持不变。攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2019/9/1723测厚仪测量原理介绍标准化厚度0零厚度时的标准化探头输出标准化的探头电压使用标准化值可以保证曲线精度不因时间而变化1.00.......攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2019/9/1724测厚仪测量原理介绍标准化厚度计算VDThickness厚度0V0,detectorvoltageatzerothickness零厚度时探头电压V0Vinf,detectorvoltageatinfinitethickness探头在无限大厚度时的电压探头电压厚度=-q*Ln{(VD-Vinf)(V0-Vinf)}攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2019/9/1725测厚仪测量原理介绍新测厚仪产品介绍攀钢集团成都板材公司培训课件26攀钢集团成都板材有限责任公司新测厚仪：型号：HRX-90X射线测厚仪厂家：马鞍山恒瑞测量设备有限公司硬件设备有：1、主电柜，2、冷却器，3、入、出口驱动箱，4、入、出口C型架，5、入、出口接线箱，6、入、出口高压箱，7、入、出口行走电机，8、电气室操作站及操作室远程连接操作站。2019/9/17新测厚仪产品介绍（一）HRX-90型X射线测厚仪设备描述：攀钢集团成都板材公司培训课件27HRX-90型X射线测厚仪是在进口的美国某型X射线测厚仪基础上研制改进而来的产品，特别适合冷轧带钢的测量范围，针对不同的厚度范围自动改变射线能量，保证全程的高精度和低噪音测量性能。X射线源选用国外公司进口的最大高压可160KV的大功率射线管，升压及控制电路的特种元件均采用进口部件，性能稳定可靠。信号检测部分由国外进口电离室、高压模块和小信号放大器构成。计算机采样系统由高精度快速A/D转换板（16BPS/100K）和基准时钟板，D/A转换板及其他辅助控制板构成。系统采用模块化设计、免维护设计方案及规范的制造保证了设备系统高可靠性。仪器性能指标完全按照国际IEC1336核辐射仪器标准进行设计、进行检测。保证了系统快速响应时间、噪音低，测量精度高，可保证测量范围内逐点误差均符合精度指标。HRX-90型X射线测厚仪的性能指标可以达到、部分已超过同类国外测厚仪性能指标。2019/9/17新测厚仪产品介绍主电柜攀钢集团成都板材公司培训课件282019/9/17新测厚仪产品介绍主电柜说明攀钢集团成都板材公司培训课件29最高90千伏(KV)直流的X射线源拥有高压电源、X射线管和发射控制系统，操作高压适应各种测量范围电子操纵快门，用于开/关放射路径电子操纵标准板用于3点校正法带热绝缘、油/水冷却的不锈钢室温度传感器压缩空气吹扫能直接固定在射线源上保护程度IP67（防止滑油飞溅）2019/9/17新测厚仪产品介绍主电柜驱动箱攀钢集团成都板材公司培训课件302019/9/17新测厚仪产品介绍主电柜驱动箱攀钢集团成都板材公司培训课件31X射线驱动箱由主控制板和功率驱动板及电源三大部分组成，其中主控制板用于产生Ｘ射线的高压和电流脉宽调制信号，并采集射线高压和电流的反馈信号，进行误差比对后实现闭环控制调节，并兼用与上位机通讯的功能，可以实现高压和电流的设置点变化，扩展测量范围。功率驱板由ＭＯＳＦＥＴＳ管为主体构成第一级的的驱动和调压电路。在功率稳压电流的支持下，稳定持续提供给射线源功率信号，保证射线稳定产生。Ｘ射线驱动箱的电源部分由＋９６Ｖ、±２４Ｖ及５Ｖ电源组成，采用进口Vico电源模块。其中＋９６Ｖ是高压电路的供电电源，±２４Ｖ产生运放电路所需要的双相性电源，＋５Ｖ供ＣＰＵ板工作电流。2019/9/17新测厚仪产品介绍主电柜中央控制器攀钢集团成都板材公司培训课件322019/9/17新测厚仪产品介绍主电柜控制器说明攀钢集团成都板材公司培训课件33采用美国RT公司进口嵌入式PC104模块，功耗小，热量低，无风扇，靠金属外壳导热，不会因进灰或者温度过高而死机，可靠性高，属于军品级