前言
宽厚板厂精轧机自动厚度控制系统使用德国IMS测量系统有限公司的C型γ射线测厚仪，有3组测量单元同时对钢板厚度进行测量，可测量厚度为6-120mm的钢板，允许钢板的最大运输速度为7m/s。该系统对采集的测量模拟信号通过上位机信号处理单元进行A/D模式转换及数据处理，具有自动诊断及人工智能修正功能。
1、3组测量单元γ射线测厚仪的设备组成及参数
1.1设备组成及参数
测厚仪安装在精轧机后，在一个C型架上安装了3组γ射线探头(Cs137)和3组相应的信号接收检测器。C型架上所有的测量单元都设计有密封的水冷装置，以避免高温钢板对线路的损坏。一套中央处理单元，包括信号处理计算机和测量元件电控系统等。钢板的中心、两个边部的温度由3台高温计来进行测量。操作工通过上位机HMI（人机交互界面）对测量系统进行操作和监控。如图1所示：
C型架：材质不锈钢，密封水冷却，上下测量距800-2200mm，电机驱动；
钢板中心测量探头：固定安装；
钢板边部测量探头：可单独扫描测量，扫描速度3-15m/min，变频控制。
γ射线放射源：CS137/660keV，寿命30年；
测量钢板厚度：5-120mm
测量精度：±0.1%(厚度＜80mm)或者±0.2%(厚度80-120mm)
图1 3组测量单元的测厚仪C型架示意图
1.2现场安装要求
安装位置：在精轧机出口处两根运输辊道的空间位置，此处辊间距1150mm，，一般的辊道间距为750mm；
辊道长度：4300mm；
辊子直径：400mm
钢板厚度：6–120mm
钢板宽度：1600-4200mm
钢板温度：650-1150°C
2、工作原理
γ射线测厚仪测量原理是应用射线的吸收原理，当射线穿过被测钢板时，一部分射线被材质吸收导致强度减弱，利用这一原理来检测被测风板的厚度。被测钢板位于放射源和检测器之间，对于同一种材质的钢板，厚度越大，则射线的衰减越大。检测器密封在一个测量数据处理的微过程计算机中。
正确的测量前提是要满足以下测量属性：①必须考虑钢板的化学成份和合金密度，系统进行合金修正；②测厚仪的厚度显示为“冷态厚度”测量，因此必须对高温的钢板进行温度修正，通过测量单元内置高温计对钢板温度进行测量；③钢板的在辊道上的位置和轮廓会影响到射线的检测结果；④要得到正确的测量位置，钢板的运输速度也是一个关键的参数。
钢板厚度的测量有三种方式：一种是钢板中心厚度的测量；一种是钢板边部的测量；还有一种就是钢板面的交叉测量。
①中心厚度的测量：C型架上中间那个固定的测量头用来永久的测量钢板中心的厚度。也一般常用的三点模式测量，即三个测量头固定不动，沿钢板前进方向进行厚度测量。如图2所示：
图2 三点测量模式
图3 连续边部测量
②边部测量：如果钢板的位置没有在辊道的正中间，或者需要测量不同的边部位置时，测量架上两个边部的测量头可以同步或独立的移动进行相关测量。边部参考位置（距离钢板边部的距离）的测量，操作工可以从HMI界面上对要求测量的边部距离进行设置，测厚仪初始化之后，边部测量探头会自动运行到指定位置。如图3所示。
③交叉测量
在钢板长度方向上，边部的测量探头测量钢板边部的厚度，中间的测量探头测量钢板中心位置厚度，以此来确定钢板中心和边部的厚度是否有差别。当边部的测量探头扫描钢板时，可以选择以下三种扫描方式，操作工可以选择不同的扫描方式和停止时间。
凸度和楔形的数值可以从交叉测量数据（曲线）或者是连续的“3点测量模式”上得到，凸度的测量是使用定义的边-中心-边的交叉测量参考位置，楔形的测量是使用定义的边-边参考位置。如图4所示：
图4 钢板交叉测量的三种方式
3、测量系统的校准
为保证测量结果的准确性，测厚仪系统本身具有自动标定功能，可以在开机时、在线测量时以及检修模式下的专业校准，主要方式如下；
3.1初始零点的校准
当射线快门关闭时，系统不断自动的对模拟输入信号进行零漂的修正。
3.2在线标准化的校准
标准化的功能是对辐射系数、空气间的温度变化、还有当快门打开时测量头表面的灰尘等影响因素进行修正。可以选择自动或者手动两种模式。在标定过程中，标定条件不能改变，这样的标定结果才是有效的。当测厚仪下方没有钢板时，可以随时进行标定。在操作界面上选择“系统标准化”按钮，则自动完成校准过程。
3.3专业校准
专业校准是对测厚仪系统的参数修正，一般在检修或离线模式下进行。用标准的厚度块当被测钢板进行系统测量，厚度块是经过校准的纯铁，此时的校准系数为1，在环境室温下进行标定。打开操作界面，选择校准，输入标准厚度的密度、辐射系数（或者密度）、环境温度、标准厚度值等参数，点击“校准”按钮，系统自动进行校准修正，给出一个系统目前的校准系数（≠1），这个校准系数将用于在线测量时的自动修正中。
4、物料修正
因为测厚仪在线测量是热态钢板的厚度，但我们想要知道的是冷态时的厚度，因此冷态的厚度必须经过测量结果计算、修正得出，主要根据钢板的合金组成或者钢板密度，钢板温度的影响来进行修正，修正范围如下：
⑴钢板的合金组成或密度修正：-10%...0...+10%；
⑵温度的修正：0-1200°C；
⑶钢板温度曲线模型的修正。
5、结束语
γ射线测厚仪在钢板厚度测量及控制方面起到了重要的作用，并带来巨大的经济效益。保证了钢板轧制厚度的准确性。数据采集、自动修正，自动校准，数据补偿计算机控制系统的应用避免了人为误差，提高了作业效率，在轧钢企业具有很好的应用前景。
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本文标题：轧钢线γ射线测厚仪的工作原理及应用
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