一種測厚儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種測厚儀，涉及測量設備領域。所述測厚儀包括控制終端、主電柜和水冷箱，控制終端連接主電柜；所述C型架包括水平設置的上懸臂和下懸臂，上懸臂和下懸臂之間通過與其垂直的支撐臂連接；C型架的上懸臂、下懸臂均裝有空氣溫度探測器；C型架的內(nèi)壁上設置有與其匹配的C型的行走驅動裝置，C型架的外壁上設置有驅動電機，驅動電機連接行走驅動裝置；接線箱、主電柜和水冷箱分別連接C型架；上懸臂距離支撐臂較遠的一端裝有信號檢測器，下懸臂距離支撐臂較遠的一端裝有射線源。本實用新型所要解決的技術問題是提供一種測量精確的測厚儀。
【專利說明】一種測厚儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及測量設備領域，具體地說涉及一種測厚儀。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的一體化射線源是射線管和高壓發(fā)生裝置位于同一個密封油箱內(nèi)，由于射線管在工作時會產(chǎn)生大量熱量，導致整個密封油箱內(nèi)的油溫會逐漸升高，隨著溫度的升高，絕緣油的絕緣性能下降。此外，高壓發(fā)生裝置對工作溫度也有著較高的要求(要求< 35°C )，如果溫度超過35°C，高壓發(fā)生裝置的工作性能和可靠性會降低60%。針對上述問題，早先的方法和國外一些廠商的做法是對一體化的射線源9提供一個獨立的冷卻循環(huán)水裝置，去控制一體化射線源的工作溫度，保證射線源的可靠性。
[0003]本測厚儀根據(jù)用戶實際使用條件，創(chuàng)新性提出了大功率X射線發(fā)生系統(tǒng)的高壓與射線發(fā)生器的分離，其意義在于降低了設備的維護工作量與維修成本，對于高精度、無需同位素放射性源的X射線測厚儀的普及奠定了堅實基礎，并將為產(chǎn)業(yè)裝備水平的提高和產(chǎn)品結構的調(diào)整做出貢獻。高壓分離式大功率X射線源配套的大功率(160KV/5mA，800W)射線高壓電源單獨密封于不銹鋼殼體內(nèi)，可供出+80KV和-80KV的兩路陰陽極高壓。射線源和配套高壓采用高壓電纜連接，最長達IOm距離?？朔渚€管能量隨使用時間增加而衰減的問題，通過內(nèi)置樣片的能量反射比自動補償計算，實現(xiàn)自動能量補償。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種冷卻條件要求低、測量精確的測厚儀。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術方案為:一種測厚儀，所述測厚儀包括控制終端、主電柜、高壓電源、接線箱、水冷箱和C型架，所述主電柜連接控制終端和接線箱，高壓電源、水冷箱和接線箱分別連接C型架；所述C型架包括水平設置的上懸臂和下懸臂，上懸臂和下懸臂之間通過與其垂直的支撐臂連接；C型架的上懸臂、下懸臂均裝有空氣溫度探測器；c型架的內(nèi)壁上設置與其匹配的C型的行走驅動裝置，C型架的外壁上設置有驅動電機，驅動電機連接行走驅動裝置；上懸臂距離支撐臂較遠的一端裝有信號檢測器，下懸臂距離支撐臂較遠的一端設置射線源。
[0006]優(yōu)選的，所述控制終端為工業(yè)級計算機，包括總線槽、顯示器和鍵盤，所述總線槽上按順序插有DIO板、模擬量輸出板、計數(shù)卡、模擬量輸入板Al和CPU板。
[0007]優(yōu)選的，所述射線源包括樣片箱，樣片箱內(nèi)設置電磁器件驅動的快門和樣板，所述射線源上還設置空氣清掃裝置。
[0008]優(yōu)選的，所述行走驅動裝置的側面設置前限位擋塊和與其配合使用的前限位開關、后限位擋塊和與其配合使用的后限位開關。
[0009]優(yōu)選的，所述主電柜上設置有遠程/現(xiàn)場控制開關、C型架進/退按鈕、快門開/關按鈕和緊急開關按鈕。[0010]本實用新型的有益效果是:C型架上安裝著測厚儀的射線源(在下懸臂7)和檢測器(上懸臂的信號檢測器)。在C型架上裝有行走驅動裝置，使它可以在軌道上運動，便于檢修和設備的精度標定工作。C型架上懸臂后部安有工作狀態(tài)指示燈。整個C型架的尾部裝有電纜拖拉系統(tǒng)，保證電纜可以靈活運動并不受損害。如果在距離無法達到要求時，可以使用一些屏蔽手段，如加裝鋼板阻擋；在需要觀察的地方，也可以使用鉛化玻璃。無論使用何種手段，目的都是要減少輻射，本測厚儀中的射線對人的傷害，只要不超過限度，經(jīng)過休息是可以恢復的。測厚儀的射線源系統(tǒng)采用高壓分離式大功率射線源，根據(jù)不同應用現(xiàn)場所使用的能量不同，射線源上部安裝有樣片箱，樣片箱內(nèi)部有電磁器件驅動的快門和樣板，平時快門關閉，射線被全部阻擋，處于安全狀態(tài)；高穩(wěn)定性的高壓電路提供了電離室正常工作所需的外部高壓。在C型架的上下懸臂均裝有空氣溫度探測器，用來對空氣溫度變化導致的測量偏差進行補償。在接線箱上設置的緊急開關，當發(fā)現(xiàn)危險情況需要測厚儀緊急停止工作時，按下此按鈕，則測厚儀會進入如下狀態(tài):射線源立即關閉。C型架就地停車。這樣，可以保證人身和設備的安全在接線箱上除了緊急按鈕外，還有一組C型架和快門控制按鈕用來實現(xiàn)現(xiàn)場對測厚儀的控制，有助于設備的維修工作，遠程/現(xiàn)場控制開關的作用就是選擇主電柜控制還是現(xiàn)場按鈕控制，當開關打在“遠程控制”位置時，由主電柜信號控制C型架和快門；當開關打在“現(xiàn)場控制”位置時，則由現(xiàn)場接線箱的按鈕控制。當上面所說的“遠程/現(xiàn)場控制”開關置于“現(xiàn)場”位置時，可以通過接線箱的C型架進退按鈕控制C型架的開進和退回，方便設備的維修和功能測試。
[0011]本測厚儀根據(jù)實際使用條件，提出大功率X射線發(fā)生系統(tǒng)的高壓與射線發(fā)生器的分離，其意義在于降低了設備的維護工作量與維修成本，對于高精度、無需同位素放射性源的X射線測厚儀的普及奠定了基礎。高壓分離式大功率X射線源配套的大功率(160KV/5mA，800W)射線高壓電源單獨密封于不銹鋼殼體內(nèi)，可供出+80KV和-80KV的兩路陰陽極高壓。射線源和配套高壓采用高壓電纜連接，最長達IOm距離?？朔渚€管能量隨使用時間增加而衰減的問題，通過內(nèi)置樣片的能量反射比自動補償計算，實現(xiàn)自動能量補償。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型一種測厚儀的結構示意圖；
[0013]圖2為本實用新型一種測厚儀的控制終端結構示意圖；
[0014]圖3為本實用新型一種測厚儀的C型架結構示意圖；
[0015]圖4為本實用新型一種測厚儀的主電柜結構示意圖；
[0016]圖5為本實用新型一種測厚儀的水冷箱結構示意圖；
[0017]其中:1.控制終端、2.主電柜、3.水冷箱、4.高壓電源、5.接線箱、6.上懸臂、7.下懸臂、8.信號檢測器、9.射線源、10.支撐臂、11.總線槽、12.顯示器、13.鍵盤、61.空氣溫度探測器、62.行走驅動裝置、63.驅動電機、64.信號檢測器、65.射線源、71.樣片箱、72.快門、73.樣板、74空氣清掃裝置。
【具體實施方式】
[0018]為了加深對本實用新型的理解，下面將結合實施例和附圖對本實用新型作進一步描述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不構成本實用新型保護范圍的限定。[0019]下面結合附圖1詳細說明本實用新型的優(yōu)選實施方式:本實用新型中的測厚儀由C型架:包括上懸臂6的信號檢測器8，下懸臂7的射線源9、接線箱5、氣控箱，電器室的主電柜2，操作終端I組成。
[0020]C型架上安裝著測厚儀的射線源9 (在下懸臂7)和檢測器(上懸臂6的信號檢測器8)。在C型架上裝有行走驅動裝置62，使它可以在軌道上運動，便于檢修和設備的精度標定工作。C型架上懸臂6后部安有工作狀態(tài)指示燈。整個C型架的尾部裝有電纜拖拉系統(tǒng)，保證電纜可以靈活運動并不受損害。在C型架的上懸臂、下懸臂7的前部分別裝有信號檢測器8和射線源9，C型架靠油缸驅動。上懸臂6內(nèi)有到信號檢測器8、下懸臂7有射線源9及電纜、氣管等。
[0021]測厚儀的射線源9系統(tǒng)采用高壓分離式大功率射線源9，根據(jù)不同應用現(xiàn)場所使用的能量不同，射線源上部安裝有樣片箱71，樣片箱71內(nèi)部有電磁器件(螺旋管)驅動的快門72和樣板73，平時快門72關閉，射線被全部阻擋，處于安全狀態(tài)(泄漏低于國家安全標準)。當設備工作時，電動螺旋管動作，把快門72推開，射線開始照射到被測物體上。裝在樣片箱71內(nèi)的位置傳感器同時送出快門72的位置信號，指示射線源9的工作狀態(tài)。在C型架窗口表面有吹掃氣體，在生產(chǎn)中將異物從窗口吹走，保證測量的準確性。在沒有供電的條件下，射線源9處于無射線的安全狀態(tài)。如果射線源9已供電，在快門72關閉時，其射線泄漏量在國標的安全范圍內(nèi)。射線測厚儀的信號檢測器8完成穿透鋁板的射線密度的檢測功能，它由電離室、高壓模塊和前置放大板三大部分組成。當X射線照到信號檢測器8的電離室窗口上時，引起腔內(nèi)氣體的電離效應，產(chǎn)生微弱電流。在前置放大板上的高倍低噪聲運算放大器把信號放大，經(jīng)過接線箱轉接后，以差分信號方式送到主電柜后置放大板放大、放大后最大電壓為IOV以內(nèi)，再送到主計算機的模擬量采集卡端子上。高穩(wěn)定性的高壓電路提供了電離室正常工作所需的外部高壓。由于測厚儀工作和維修保養(yǎng)的需要，C型架是安裝在軌道上可以進退行走的。測厚儀的行走驅動裝置工作方式包括電機/鏈條驅動以及油缸驅動方式。當C型架開進到測量位置時，安裝在C型架側面的前限位開關會碰到前限位擋塊上，該開關會給出一個開關量信號，此信號經(jīng)過接線箱后送到DIO隔離驅動板進行信號處理，之后到達主計算機的DIO板上，軟件讀到C型架的位置信號。同時，前限位開關的另一付觸點會通過繼電器送出驅動電機的控制信號(或通過電磁閥切斷油缸的供油)，使C型架停止運動。當C型架從前限位擋塊回到后限位擋塊時，后限位開關將碰到后限位擋塊，其工作原理與上述過程類似。在測厚儀C型架上懸臂6裝有射線源9工作狀態(tài)指示燈。其中黃色燈指示射線源9工作狀態(tài)，該燈亮時表明射線源9處于工作中，如果不亮，表示射線源9未工作；在測厚儀未測量時，射線源的快門72處于關閉狀態(tài)，工作燈組中的綠燈亮，表示此時是安全的。當測厚儀進入測量狀態(tài)時，射線源9的快門72打開，紅燈點亮，表示設備正在工作中(有射線)。在射線源9的上表面有吹掃空氣通道，對射線窗口進行吹掃，保持窗口干凈。C型架的尾部都設計有電纜的行走驅動裝置62，有坦克拖鏈和懸掛滑輪兩種方式供選擇。在C型架的上下懸臂7均裝有空氣溫度探測器61，用來對空氣溫度變化導致的測量偏差進行補償。
[0022]測厚儀的主要電器裝置都在主電柜2中，主電柜2中有主處理計算機系統(tǒng)(含各類信號處理板)，信號隔離驅動板，供電電源及顯示器12、鍵盤13等。測厚儀主電柜的上部由兩個24VDC輸出的電源模塊構成了主要供電系統(tǒng)，一路專供射線源9，另一路供其它電路；模塊的輸入電壓是由用戶提供的220VAC交流電源。用戶提供的220VAC電源同時提供到主計算機。主計算機采用的是工業(yè)級計算機，在總線槽11上按順序從右到左(面對計算機背面)插有:DIO板、模擬量輸出板(A0)、計數(shù)卡(COUNTER CARD)、模擬量輸入板(Al)和CPU板。雖然理論上板卡可以插在任意位置，為了方便維護的統(tǒng)一性，請不要輕易改變上述規(guī)定的順序。本實用新型中測厚儀的主CPU板目前采用工業(yè)級主板，由于測厚儀對可靠性要求很高，同時對處理的實時性要求嚴格，目前設備選用該款工業(yè)級處理器。
[0023]測厚儀的模擬量數(shù)據(jù)采集卡使用的是HR-A1-16/100型高速、高分辨率的模/數(shù)轉換卡，該卡有單極和差分兩種信號輸入方式。使用在單極方式輸入時，可提供16個通道采集數(shù)據(jù)，在使用差分信號方式輸入時，則可以提供8個通道。在本測厚儀中使用差分信號輸入工作方式。信號的輸入范圍為正負10VDC。測厚儀的信號檢測器8獲得的電壓信號，送到主電柜中，經(jīng)過后置放大板進行信號調(diào)理，之后就輸入到HR-A1-16/100模/數(shù)轉換板進行信號處理，這樣計算機就可以讀入信號檢測器8檢測到的電壓信號。在更換和使用HR-A1-16/100板時，需要進行一系列的硬件跳線選擇設置，必須核對清楚。在主計算機總線上插有最多可以讀入/出96個通道的數(shù)字量信號板，用來處理設備的輸入狀態(tài)信號以及產(chǎn)生控制命令輸出信號。
[0024]測厚儀的主機同時裝有數(shù)字信號隔離驅動板，用來對外部輸入信號進行隔離和調(diào)理；并對輸出的命令信號進行隔離和驅動放大。和上面所敘述的模擬量輸入板類似，該板在使用時也需要相應的地址設定選擇，由于測厚儀是實時性很強的系統(tǒng)，各種信號需要精確的定時去采樣，因此軟件運行就需要一個精確的基準時鐘，時鐘定時卡(或稱為“計數(shù)板”)起的就是這個作用。本實用新型中的測厚儀使用的是HR-CT-600計數(shù)板。
[0025]HR-CT-600計數(shù)板上的J3和J2是中斷向量選擇，J2應該跳在“X”的位置；J3應該跳在“5”的位置。Jl是WAIT狀態(tài)的跳線，應跳在“OFF”位置。HR-40X測厚儀計算目標值和實際測量值之間的偏差并以模擬量電壓輸出(+-10V)的形式反饋給AGC系統(tǒng)，例如可以用正負10VDC電壓表示正負10%的偏差，AGC就會根據(jù)偏差進行壓下、速度或張力參數(shù)的調(diào)節(jié)，以控制厚度誤差在合格范圍內(nèi)。從模擬量輸出板送出的信號經(jīng)過隔離放大后才送到AGC系統(tǒng)中。
[0026]HR-A0-6模擬量輸出板就是實現(xiàn)偏差量輸出的器件,它共有6個輸出通道,分別分配給測厚儀A和B各3個通道使用。它的輸出比例和輸出方式(例如是百分比偏差還是絕對偏差)可以通過操作軟件設定。在測厚儀系統(tǒng)中，需要分配給板子工作地址。HR-A0-6模擬量輸出板的各種跳線設置包括=BASE ADDRESS (基本地址)HR-A0-6的基本地址設置。該跳線跳在“0N”的位置上。該組跳線用來選擇輸出方式，有“XFER”和“UPDATE**”兩個位置，J3是設01通道的，J2是設23通道的，Jl是設45通道的。所有的都應跳在“UPDATE**”上。加電狀態(tài)跳線選擇，用來選擇加電時輸出狀態(tài)。J4就是該跳線，應該跳在“STD”位置上。該組DIP開關選擇模擬量電壓輸出范圍，HR-300D測厚儀使用+-10VDC輸出電壓，在板子上DIP開關的名稱是GAIMTGAIN5，分別對應六個通道。它們?nèi)堪聪旅嬉笤O置:1=0N2=0FF 3=0N 4=0FF 5=0FF 6=0FF。HR-A0-6 板輸出電壓范圍選擇 DIP 開關
[0027]為了安裝軟件和進行測厚儀維護，主電柜內(nèi)的主計算機上配有彩色IXD液晶顯示器12和標準計算機鍵盤13，用來進行設備功能測試和維護。該人機界面具有以下幾個方面的功能:[0028]a.輸入測量參數(shù):和現(xiàn)場操作終端的功能類似，通過上下(左右)鍵選擇窗口，可輸入目標厚度、響應時間、合金號等。
[0029]b.顯示信號狀態(tài):如信號檢測器8檢測電壓，射線源工作狀態(tài)、快門、樣板、水流等各種信號的數(shù)值和邏輯狀態(tài)。
[0030]c.顯示故障告警:如果設備硬件產(chǎn)生問題，在告警窗口內(nèi)會有相應的故障信息，幫助用戶解決問題。
[0031]所有的外部傳感器反饋來的信號都需要經(jīng)過隔離電路才能送到DIO板上使用；而輸出的命令信號也需要隔離驅動才能送到外部運動機構中。為此測厚儀裝有HR-DD10-01數(shù)字信號驅動隔離板。輸入信號用光電隔離器件實現(xiàn)隔離目的，對輸出的信號用固態(tài)繼電器實現(xiàn)信號的驅動。
[0032]在HR-DD10-01板的左上角，有一組DIP開關，對輸入和輸出信號的BIT位進行設置(見下圖)；右上角的接線端子引入板子工作所需要的電壓(+5VDC，和兩路+24VDC)。上方的排線插座用來與DIO板連結，另外一個用來和下一塊DDIO板進行級聯(lián)。從信號檢測器8前置放大板輸出的模擬量信號要經(jīng)過主電柜的后置放大板對信號進行二次放大。HR-PAMP-02后置放大板上提供了兩個放大通道，分別給A和B側的信號檢測器8使用，在放大板上有調(diào)整放大倍數(shù)的電位器和調(diào)零電位器。Wl、W3為放大倍數(shù)調(diào)節(jié)電位器，W2、W4(W103)為零點調(diào)節(jié)電位器。為了與AGC系統(tǒng)電氣隔離，HR-40X測厚儀的模擬量輸出偏差信號從HR-A0-6輸出板輸出后,進入輸出信號隔離板(HR-DA0-02 ),該板對電壓不進行任何放大(1:1)，只增加電流驅動能力。
[0033]測厚儀在現(xiàn)場設有接線、氣控合一的電氣箱，主要來實現(xiàn)主電柜到C型架電纜之間的轉接和外部供氣接口。從主電柜的各個接口隔離/驅動板到C型架的信號檢測器8、射線源9、工作狀態(tài)燈、限位開關等部件的電纜都經(jīng)過接線箱5轉接。從220VAC電源盤上也引入交流電去點亮C型架上的工作狀態(tài)燈。該電源在接線箱5內(nèi)由一個空氣開關(Kl)控制，經(jīng)過RLl和RL2繼電器控制紅/綠燈的亮滅。除了基本的電纜轉接功能，接線箱上還安裝有一系列手動控制按鈕，供測厚儀維修時使用。在接線箱上有一個紅色的緊急開關按鈕58，當發(fā)現(xiàn)危險情況需要測厚儀緊急停止工作時，按下此按鈕，則測厚儀會進入如下狀態(tài):射線源立即關閉，C型架就地停車。這樣，可以保證人身和設備的安全在接線箱5上除了緊急開關按鈕58外，還有一組C型架和快門控制按鈕57用來實現(xiàn)現(xiàn)場對測厚儀的控制，有助于設備的維修工作，遠程/現(xiàn)場控制開關的作用就是選擇主電柜控制還是現(xiàn)場按鈕控制，當開關打在“遠程控制”位置時，由主電柜2信號控制C型架和快門72 ;當開關打在“現(xiàn)場控制”位置時，則由現(xiàn)場接線箱5的按鈕控制。當上面所說的“遠程/現(xiàn)場控制”開關55置于“現(xiàn)場”位置時，可以通過接線箱的C型架進退按鈕控制C型架的開進和退回，方便設備的維修和功能測試。按下紅色的“前進”按鈕則C型架向前開到生產(chǎn)線上，按下綠色的“后退”按鈕則C型架退回到準備位置?？扉T72按鈕置于“快門開”的位置時，射線源快門打開；反之則關閉。C型架的運動是驅動電機63驅動的。在控制箱內(nèi)右下角，有一隔離的區(qū)域，布置了到射線源窗口吹掃氣管路、溫度傳感器負壓氣路等設施。
[0034]測厚儀提供一個安裝在操作臺上的操作站供操作工使用，所有的功能使用都在操作終端I上完成。該終端采用彩色IXD顯示器12，工業(yè)薄膜鍵盤等一體化設計，集成CPU主板和電子硬盤，專為測厚儀設計。HR-XY-100操作終端通過RS422通信口與主電柜的主計算機進行數(shù)據(jù)交換。整個操作終端需要220VAC交流供電，需要特別強調(diào)的是，為了保證數(shù)據(jù)通信的可靠性，此電源應從主電柜的交流電源分出來一路供電。測厚儀的軟件系統(tǒng)有兩大塊，主計算機內(nèi)運行有主處理軟件和操作終端內(nèi)的設備控制軟件，下面分別說明。
[0035]測厚儀的主機軟件及作用見下表:
[0036]
【權利要求】
1.一種測厚儀，其特征在于:所述測厚儀包括控制終端、主電柜、高壓電源、接線箱、水冷箱和C型架，所述主電柜連接控制終端和接線箱，高壓電源、水冷箱和接線箱分別連接C型架；所述C型架包括水平設置的上懸臂和下懸臂，上懸臂和下懸臂之間通過與其垂直的支撐臂連接；C型架的上懸臂、下懸臂均裝有空氣溫度探測器；c型架的內(nèi)壁上設置與其匹配的C型的行走驅動裝置，C型架的外壁上設置有驅動電機，驅動電機連接行走驅動裝置；上懸臂距離支撐臂較遠的一端裝有信號檢測器，下懸臂距離支撐臂較遠的一端設置射線源。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種測厚儀，其特征在于:所述控制終端為工業(yè)級計算機，包括總線槽、顯示器和鍵盤，所述總線槽上按順序插有DIO板、模擬量輸出板、計數(shù)卡、模擬量輸入板Al和CPU板。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種測厚儀，其特征在于:所述射線源包括樣片箱，樣片箱內(nèi)設置電磁器件驅動的快門和樣板，所述射線源上還設置空氣清掃裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種測厚儀，其特征在于:所述行走驅動裝置的側面設置前限位擋塊和與其配合使用的前限位開關、后限位擋塊和與其配合使用的后限位開關。
【文檔編號】G01B15/02GK203772235SQ201420113808
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2014年3月13日
【發(fā)明者】朱衛(wèi)民, 李蔚森 申請人:馬鞍山恒瑞測量設備有限公司