Физические основы выбранного метода измерения

Такой принцип действия, как измерение степени поглощения электромагнитного излучения или потока b-частиц, положен в основу работы многих измерителей толщины (толщиномеров), применяемых в настоящее время. Одним из таких приборов является рентгеновский толщиномер ТРХ-7195.

Физические основы выбранного метода измерения частично были рассмотрены в первом разделе курсовой работы. Рассмотрим действие такого источника рентгеновского излучения, как рентгеновская трубка.

В рентгеновской трубке происходят следующие процессы:

а) получение свободных электронов;

б) их ускорение в некотором направлении;

в) торможение электронов в препятствии, поставленном на их пути, с попутным возникновением рентгеновских лучей.

В настоящее время наибольшее распространение получил способ получения электронов, основанный на способности металлов испускать электроны.

Измерение толщины листа, основанное на измерении ослабления интенсивности излучения при прохождении через контролируемый лист, можно осуществить тремя методами:

· абсолютным (прямым) методом;

· методом сравнения (дифференциальным методом);

· методом компенсации.

При абсолютном методе мерой толщины полосы является абсолютное значение интенсивности излучения, измеренной после прохождения через контролируемый лист. Точность измерений по этому методу зависит от стабильности параметров источников излучения и погрешностей приемников излучения.

При измерении толщины полосы методом сравнения величину остаточного излучения после прохождения через контролируемый лист сравнивают с величиной остаточного излучения после прохождения через эталонный образец. Поток излучения в этом случае делится на две части, одна из которых облучает образец, другая – измеряемую полосу. Разность сигналов двух приемников воздействует на одно показывающее устройство. При измерении по этому методу не требуется высокой стабилизации параметров источника излучения, точность излучения повышается.

В случае применения метода компенсации остаточное излучение, прошедшее через полосу и эталонный образец, уравновешивается при помощи компенсирующего клина. По этому методу результат измерения сравнительно мало зависит от колебаний параметров источника излучения. Возможны два варианта компенсации: в первом под одним приемником проходит измеряемый материал, под другим находится компенсирующий клин; во втором варианте под одним приемником находится образец. Толщина которого равна предельному значению шкалы, а под другим - компенсирующий клин и измеряемый материал. Мерой толщины в обоих вариантах компенсации служит положение клина.

Устройство, работа и характеристика измерителя

Рассмотрим назначение, характеристики, устройство и работу толщиномера рентгеновский ТРХ-7195, применяемого для измерения толщины полосы. Данный прибор применяется в ОАО «ММК» в листопрокатном цехе №8 при производстве холоднокатаной ленты размерами 0,6-4,0Х10-465 мм различного назначения (для гибки, штамповки деталей; для изготовления труб, порошковой проволоки, лопат, деталей подшипников, изготовления пружин, измерительных лент, деталей машин и конструкций, деталей автомобилей, деталей цепей; для холодной штамповки; для упаковки, переката, эмалирования, чистовой вырубки; для крючковых штампованных цепей к сельхозмашиам). Толщиномер ТРХ-7195 установлен на

· пятиклетьевом стане 630 холодной прокатки (применяется для измерения толщины ленты при холодной прокатке);

· двухклетьевом дрессировочном стане 630 (применяется для измерения толщины полосы при дрессировке холоднокатаных отожженных полос.

Назначение и технические данные толщиномера

ТРХ-7195

1  Толщиномер рентгеновский ТРХ-7195 предназначен для автоматического непрерывного бесконтактного измерения толщины движущейся холоднокатаной металлической полосы и выдачи сигналов в стандартной аналоговой форме о величине отклонения толщины полосы от заданного размера.

2  В толщиномере предусмотрена дистанционная перестройка параметров вручную и от управляющей вычислительной машины (УВМ).

3  Толщиномер обеспечивает возможность использования его в системах регулирования толщины полосы на прокатных станах, а также в системах автоматической разбраковки полосы по толщине на агрегатах резки.

4  Толщиномер изготавливается в исполнении Y для категории размещения 4 по ГОСТ 15150-69 и предназначен для эксплуатации в микроклиматических районах с умеренным климатом.

5  В зависимости от условий заказа толщиномер выпускается на следующие пределы измерения, мм:

0,2-1,0; 0,3-2,0; 0,5-4,0; 0,6-6,0; 1,0-8,0; 1,0-10,0; 1,0-12,0.

Толщиномер градуируется применительно к одной марке материала с химическим составом по ГОСТ 1050-74 (основная градуировка).

6  По специальным заказам толщиномер может изготовляться для измерения полос из легированных сталей и сплавов и цветных металлов, условная плотность которых отличается от 5320 более чем на ±10%. В этих случаях возможность применения толщиномера, верхний предел измерения толщиномера и марка стали, по которой проводится основная градуировка, согласуются при заказе.

7  Толщиномер обеспечивает возможность введения поправок на марку материала в пределах ±9,9% от измеряемой толщины с дискретностью 0,1%.

8  Предел допускаемой систематической составляющей погрешности не превышает:

          ±2,0 мкм для толщины 0,2-0,4 мм,

          ±0.5% от измеряемой величины 0,4-4,0 мм,

          ±20 мкм для толщины >4,0 мм.

9  Предел допускаемого среднего квадратического отклонения случайной составляющей по аналоговому выходу в процентах от верхнего предела измерения не превышает:

          ±2,0 мкм для толщин до 1,0 мм;

          ±0,2% от измеряемой величины для толщин выше 1,0 мм.

Составляющие погрешностей определены для нормальных условий:

температура воздуха +20°С ± 5°С,

относительная влажность 65 ± 15%,

атмосферное давление 100000 ± 3300 Па (750 ± 30 мм рт. ст.),

напряжение питания 220 11 В,

частота питания переменного тока 50 0,5 Гц.

Геометрическое положение образца в рабочем зазоре измерительного преобразователя соответствует его положению в пакете поверочного устройства.

10 Быстродействие, выраженное эквивалентной постоянной времени, при скачкообразном изменении толщины на величину ±10% из измеряемой величины, не превышает 0,02 с.

11 Толщиномер имеет четыре гальванически развязанных выхода в АСУ ТП станов и агрегатов. Аналоговые сигналы по четырем выходам обеспечивают напряжения ±10 В на нагрузке 2 кОм при величине отклонения толщины, составляющей ±5% от верхнего пределе изменения.

12 Толщиномер также имеет:

    -показывающий прибор, указывающий отклонение от заданной номинальной толщины полосы,

    -автоматический сигнализатор, предназначенный для выдачи сигналов в систему разбраковки о выходе толщины полосы из допусков.

13 В толщиномере обеспечена возможность установки плюсового и минусового допусков.

14 Время выхода толщиномера на показания после смены номинала и поправок не превышает 5 с.

15 Время выхода толщиномера на показание при входе полосы в рабочий зазор не превышает 0,5 с.

16 Дополнительная величина систематической составляющей погрешности под действием плавного изменения напряжения питания на входе стабилизатора на +22 В и на –33 В от постоянного значения 220 В не превышает 0,3 предела допускаемой систематической составляющей погрешности.

17 При вертикальных плоскопараллельных перемещениях образца на величину до +10 мм от номинального уровня систематической составляющей погрешности толшиномера не превышающей предельного значения погрешности (пункт 8). При вертикальном перемещении образца на +20 мм от номинального уровня дополнительная величина систематической составляющей погрешности не превышает 0,5 предельно допустимой.

18 В качестве рабочего и компенсирующего источников рентгеновского излучения в толщиномере использованы два рентгеновских аппарата РАПТ-100-1. Ускоряющее напряжение составляет от 50 до 100 кВ в зависимости от верхнего предела измерения, средний ток 1 мА.

19 Измерительный преобразователь может работать при температуре контролируемой полосы до +200°С в атмосфере, насыщенной парами воды, масла, эмульсии. Выходное окно рабочего излучателя к поверхности полосы в месте измерения должны быть очищены сжатым воздухом от слоя эмульсии. Расход воздуха до 60 м³/ч, давление в сети 196133¸294199,5 Па.

20 Мощность, потребляемая толщиномером от сети, не превышает 0,8 кВА.

В данной модели толщиномера (ТРХ-7195) в отличии от предыдущих, в которых применялась электромеханическая автокомпенсация двух потоков, используется принцип сравнения потоков с последующей их электрической обработкой. Это позволяет значительно повысить быстродействие. Снижение систематической составляющей погрешности достигается благодаря введению в рабочий поток излучения при смене номиналов эквивалента, равного заданной толщине с учетом марки стали и нормализации всех параметров прибора в этот момент.

Повышенное быстродействие и малая погрешность приборов обеспечивают возможность вести прокатку ленты на стане 630 в автоматическом режиме и выпускать продукцию в соответствии с ГОСТ 503, ГОСТ 2283, ГОСТ 2284, ГОСТ 3560, ГОСТ 19851 и другими нормативными документами, а также позволяют осуществить прокатку в зоне минусовых допусков.