X射線測厚儀在銅板帶軋制中的應用分析

簡要分析應用在1250 軋機上的瑞清科技公司X 射線測厚儀的測量原理、系統架構、性能指標及部分維護要領。 
關鍵詞：X 射線測厚 性能指標 

隨著科學技術的高速發展，電子電氣等銅材應用行業對銅板帶的尺寸精度、平直度和表面質量要求越來越高;銅板帶的厚度尺寸是銅板帶加工中重要的質量指標之一，厚度尺寸公差的大小直接影響產品質量的好壞，因此厚度自動控制(AGC)是現代銅板帶軋制過程中不可缺少的重要組成部分;厚度自動控制是通過測厚儀對板帶軋出厚度進行連續測量，并根據實際測量值與給定值相比較后的偏差信號，借助于控制回路和裝置，經計算機控制系統改變軋機的軋制參數，把厚度尺寸控制在一定范圍內的方法。可見測厚儀作為一種在線測量銅板帶厚度的精密儀器，在整個軋機的AGC控制系統中占有非常重要的地位，它為AGC系統提供實時厚度偏差信號，因此測厚儀質量以及其信號的準確度和靈敏度將直接影響軋制板帶的厚度質量. 

目前，金屬軋制行業中應用的測厚儀分常用測厚儀和非常用測厚儀兩種，常用測厚儀包括接觸式測厚儀、射線測厚儀和脈沖渦流測厚儀;非常用測厚儀包括激光及光學側厚儀、高頻渦流測厚儀和電容電感測厚儀;非常用測厚儀由于其測量精度差、測量厚度有一定局限以及環境因素的影響大等缺陷在銅板帶軋制中幾乎沒有使用，這里不再論述。以下主要對常用測厚儀的工作原理和特點進行分析比較。 

常用測厚儀的工作原理和特點 

1.1接觸式測厚儀的工作原理和特點 

北京富瑞恒創科技有限公司接觸式測厚儀主要由測量頭和指示放大器兩部分組成;工作原理是被測帶材通過上下探頭間光滑的球形金剛石頭來接觸測量，上探頭用于微調和標稱厚度設定，下探頭為測量傳感器，把測得的相對于標稱厚度的偏差通過線性電壓變壓器轉化成電信號輸人指示放大器進行偏差指示。

接觸式測厚儀主要用于低速軋機軋制過程中，對所測材料的成分不敏感;在測量過程中測頭與帶材摩擦使測頭溫度升高而發生溫漂可能劃傷帶材，且帶材上粘接的灰塵和測頭的磨損對測量精度影響較大，特別是對厚而硬的材料，帶材邊部的彎曲也會對測量精度產生較大影響;由于軋制過程中不可避免的斷帶會造成測量傳感器損壞而增加維護費用和維護量。 

1.2射線測厚儀的工作原理和特點 

北京富瑞恒創科技有限公司射線測厚儀有β、γ和X射線測厚儀,β和γ射線測厚儀采用放射性元素對人體危害較大，在銅板帶軋制中很少使用，一般都使用X射線測厚儀，但其工作原理基本相同。X射線測厚儀主要由測量頭(包括C型架、X射線放射源,X射線探測頭和接收源)、主控制柜、接線箱、報警燈等組成。其原理是根據X射線穿透被測帶材時強度的衰減來進行轉換測量厚度的，即是測量被測帶材所吸收的X射線量，并根據該X射線的能量值來確定被測帶材的厚度。X射線探測頭將接收到的信號轉換為電信號，經過前置放大器放大，由專用測厚儀操作系統轉換為顯示給人們的直觀實際厚度信號。X射線測厚儀適用于現代板帶軋機的高速軋制，不受速度影響，非接觸式測量不會劃傷帶材，也不會因斷帶造成測量傳感器損壞，更不會因測頭磨損而影響測量精度;由于X射線在穿透不同合金材料和灰塵、油煙等介質時其衰減程度也不同，因此X射線測厚儀的測量精度受環境影響較大，對金屬材料的成分很敏感，需進行溫度補償和合金補償，長時間運行穩定性較差，需要每天進行標定，其維護量和維護費用較大。而且X射線對人身體有一定危害。

1.3脈沖渦流測厚儀的工作原理和特點 

北京富瑞恒創科技有限公司脈沖渦流測厚儀是由瑞典ABB公司基于脈沖渦流技術研究開發的一種新型測厚儀，脈沖渦流技術就是利用電磁場和感應現象從被測物體獲取信息，用恒定電流供電并突然斷電;如圖3所示，脈沖渦流測厚儀主要由測量頭(包括鋁青銅C型架、激磁線圈、電路板、測量傳感器、保護板等)、主控制柜、接線箱、操作面板等組成，測量頭安裝在可垂直移動的框架上并整體安放在可水平移動的軌道小車上，萬一斷帶測量頭可擺開，同時軌道小車快速移出不會造成測厚儀損壞。脈沖渦流測厚儀工作原理是通過給激磁線圈通電而產生電磁場，磁場能量完全滲透整個帶材并存儲于空氣間隙和帶材內部(帶材的厚度取決帶材內部磁場量的多少)，激磁電源關閉后，根據空氣間隙和帶材內部磁場能量泄露的不同時間，由測量傳感器測出帶材內部的磁場能量，并將電磁信號轉換為電信號，經過放大器放大再由操作系統轉換為顯示給人們的直觀實際厚度信號。脈沖渦流測厚儀適用于現代板帶軋機的高速軋制，不受速度影響，非接觸式測量不會劃傷帶材，也不會因斷帶造成測量傳感器損壞，更不會因測頭磨損而影響測量精度;而且不受機械振動和惡劣環境影響，不受材料約束，不需要溫度補償和合金補償，長時間運行穩定，維護量和維護費用很小，磁場能量很小對人體無害。

2 分析比較 

從上述幾種常用測厚儀的工作原理和特點可知，接觸式測厚儀適用于低速軋制易劃傷帶材，其測量精度受環境、測頭磨損和所測材料性質的影響較大，已不適于現代金屬板帶軋制日趨高速化的需求即將被淘汰;射線測厚儀特別是x射線測厚儀雖然適用于現代板帶軋機的高速軋制，而且在目前應用比較廣泛，但其測量精度受環境影響較大，對金屬材料的成分很敏感，需要進行溫度補償和合金補償，長時間運行穩定性較差，需要每天進行標定，其維護量和維護費用較大，對人身體有害;脈沖渦流測厚儀不僅適用于現代板帶軋機的高速軋制，同時避免了接觸式測厚儀和x射線測厚儀運行過程中的所有缺點，因此脈沖渦流式測厚儀必將取代接觸式測厚儀和x射線測厚儀成為現代金屬板帶軋制中應用廣泛的產品。