一种在线测量带钢镀层厚度的X射线荧光成像装置

摘要

本发明涉及一种在线测量带钢镀层厚度的X射线荧光成像装置。其技术方案是：X光管(13)与高压电源(1)连接，发射X光；前束光器(12)设置在X光管(13)与带钢(8)间，将X光转换为薄扇形X光束(3)；滤光片(11)设置在带钢(8)与后束光器(10)间，吸收铁荧光干扰；后束光器(10)设置在滤光片(11)与线阵探测器(4)间，减少来自非竖直方向散射线的干扰。前述装置封装在玻璃钢保护罩(2)内。线阵探测器(4)接收竖直方向锌荧光信号(9)并成像；图像处理计算机(5)与线阵探测器(4)连接，接收线阵探测器(4)采集的图像并进行数据处理与计算，获得镀锌层的测量结果。

说明书

技术领域

本发明涉及在线测量带钢镀层厚度技术领域，特别是涉及一种在线测量带钢 镀层厚度的X射线荧光成像装置。

背景技术

冷轧热镀锌处理线、电镀锌处理线的镀锌层厚度测量及控制是处理线生产高 质量产品和成本控制的重要环节之一。

目前大多数处理线投入使用的镀层测厚仪均为国外公司的产品。尽管这些系 统拥有相对成熟的技术和先进的方法，各个进口系统针对滤光片和电离室采取 了多种技术措施和独特设计，但性能仍需进一步提升，主要存在的问题有：一、 由于测厚仪校正不准，在线测量结果与实验室离线检测的结果不一致。国内企 业在线锌层测厚仪的测量结果不参与闭环控制，仅进行结果显示。二、测量仪 采用三点式测量法，该方式存在取样以点带面、锌层厚度数据误差较大，以及 测量线速度低的明显缺点。三、进口系统备件费用昂贵(是国产化产品的3倍)， 同时技术培训与服务费用高昂、效率低，严重影响生产率。

发明内容

本发明旨在克服现有带钢镀层厚度测量方式的缺陷，目的是提供一种生产 效率高、探测精度高、可靠性强、成本低的在线测量带钢镀层厚度的X射线荧 光成像装置。

本发明所采用的技术方案是：采用前束光器将X射线源转换为薄扇形X射 线束。所述薄扇形X射线束以小于全反射临界角的低角度照射于带钢表面，照 射范围为1mm×Lmm(L为带钢宽度)。带钢表面将入射X射线束几乎全反射 掉，只有很少一部分进入带钢产生X射线荧光。所述X射线荧光经过滤光片和 后束光器分别滤除铁荧光和非竖直方向荧光的干扰。再使用探测器在距带钢小 于5mm的近距离以线阵扫描方式对极窄光带上产生的竖直方向X射线荧光成 像。采集到的图像由计算机进行图像预处理再数值量化，最终经过与标准板对 应荧光图像比较得出带钢镀层厚度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用扇形X射线光源与线阵扫描相机的技术框架。X射线由射线管射出经 前束光器后由点光源转换为扇形光源照射钢板的一行，再通过线阵探测器对钢 板逐行扫描。该技术框架相比目前基于X射线点源和电离室探测器的探测系统， 有效探测区域和探测效率均有所提高。2、将全反射X射线荧光成像技术应用到 钢板表面锌层测量。全反射X射线荧光分析能减少X射线高能散射对探测结果 的影响，降低探测系统检出限，提高探测系统精度。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的成像原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

X光管13与高压电源1连接，X射线经X射线管13产生后，采用前束光器 12将X射线由点源转换为薄扇形X射线束3。所述薄扇形X射线束3以小于全 反射临界角的低角度16照射于带钢8表面，照射范围为1mm×Lmm(L为带钢 宽度)。带钢8表面将X射线束15几乎全反射掉，只有很少一部分进入带钢产 生X射线荧光。所述X射线荧光经过滤光片11和后束光器10分别滤除铁荧光 和非竖直方向荧光的干扰。再使用探测器4在距带钢小于5mm的近距离以线阵 扫描方式对极窄光带上产生的竖直方向X射线荧光9成像。采集到的图像由图 像处理计算机5进行图像预处理再数值量化，数据计算服务器6通过接收图像 处理计算机5处理过的图像并与标准厚度图像对比计算，得到镀锌层厚度，技 术人员通过控制台计算机7进行装置参数设置和读取检测结果。

设备可安装在两转向辊14之间，也可直接安装在转向辊14或张力辊上方。 由于带钢在辊上的抖动更小，因此可以获得更高的测量准确性。

本具体实施方式具有以下优点：

1、采用扇形X射线光源3与线阵扫描相机4的技术框架。X射线由射线管射 出经前束光器12后由点光源转换为扇形光源3照射带钢8的一行，再通过线阵 探测器4对带钢8逐行扫描。该技术框架相比目前基于X射线点源和电离室探 测器的探测系统，有效探测区域和探测效率均有所提高。

2、将全反射X射线荧光成像技术应用到钢板表面锌层测量。全反射X射线 荧光分析能减少X射线高能散射对探测结果的影响，降低探测系统检出限，提 高探测系统精度。