X射線測厚儀是一種非接觸式厚度測量裝置，可以實現連續實時的在線測量，是鋁板帶加工中廣泛應用的關鍵檢測設備。雖然國內有很多不同型號的X射線測厚儀，但其工作原理是一致的，主要的構成也大體相似。本文根據多年現場維護測厚儀的經驗教訓，簡要介紹測厚儀的測量原理、硬件構成和維護要點。
1 基本的測量原理
X射線通過某種物質時，射線強度會發生衰減，衰減的主要原因是物質對它有吸收作用，其他因素（例如：射線束不可避免地存在的散射現象）引起的衰減量遠遠小于因吸收導致的衰減量。因此，可以近似地認為，X射線通過物質后其強度的衰減是由于物質對它的吸收所造成的。射線穿過物體前后的強度呈下列關系： I=I0e-μh， I0―入射物質前X射線的強度；I―穿過物質后X射線的強度；h―物質的厚度；μ―物質對X射線的線吸收系數，它與物質的種類、密度和X射線波長有關。檢測到的X射線強度I與很多因素有關。其中一個最重要的因素就是入射前的射線強度I0。不同厚度的被測物體，都有一個最合適的入射X射線強度。如果射線強度過低，射線穿過被測物體后探頭檢測到的射線信號會太弱；如果射線強度過高，當被測量的物體厚度發生變化時，射線穿過被測物體后探頭檢測到的信號變化不明顯。因此，測厚儀一般都采用計算機控制的多級X射線發射源，針對不同的被測厚度設定幾檔發射能量。
2 X射線測厚儀的主要構成
X射線測厚儀主要由以下幾個部件組成。
1）射線源及驅動器。射線源的任務就是產生X射線，主要由X射線管、高壓發生器、燈絲電路組成；為了配合驅動器控制射線源的高壓和電流，還安裝有電壓和電流檢測元件。射線管的冷卻一般采用油浸、水冷或風冷的方式。驅動器有裝在主電柜內的，也有與射線源一起安裝在C型架里的。 2）標樣箱。標樣箱內裝有鉛制的快門和數量不等的不同厚度的標準樣片?？扉T用來打開或阻斷射線束。標準樣片用來標定、校準測厚儀。為了檢測快門和標準樣片的位置，一般還安裝有位置檢測元件?？扉T和標準樣片通常用螺線管或氣缸驅動。 3）X射線檢測器（探頭）。X射線檢測器的種類比較多，主要有電離探測器和閃爍探測器。鋁加工設備的測厚儀大多使用電離室做探測器。電離室由室壁導電的充氣容器和中心電極組成，在外殼和中心電極之間加有適當的高電壓。X射線進入電離室后，在氣體中產生電離現象，產生微弱電流。此信號非常微弱，因此使用一個前置放大器將其放大到5V左右，再送到主電柜內處理。 4）C型架。C型架的下臂安裝射線源和標樣箱，上臂安裝射線探頭。一般還裝有氣隙溫度檢測元件（上下臂各一個）、水流開關、一組警示燈等其他裝置。C型架的移動通常用電機驅動或是液壓馬達驅動。一個限位開關用來控制前進/后退的位置（另外還用兩對觸點提供C型架“在線”和“離線”的狀態信號）。 5）主電柜。主電柜安裝了絕大部分的電器元件，包括主計算機系統，各類輸入輸出信號的采集/隔離驅動板，電源，用于測厚儀維護的人機界面或是PC機等。 6）操作終端。安裝在主操作臺，供主操手使用。 7）其他附件。其他一些附件因設備而異，例如現場操作盒，電纜轉接箱，循環水恒溫設備等。
3 X射線測厚儀的維護要點
測厚儀的日常維護，除了需要遵循一般電氣設備的常規維護方法（例如：電氣連接情況、主要電源電壓的檢查、各個開關的操作是否有效），這里主要討論針對測厚儀的維護。
3.1 每天檢查
1）循環冷卻。循環冷卻恒溫設備主要給射線源提供相對恒定的溫度環境。射線源的溫度波動將直接導致射線能量的變化，致使測量結果波動。循環溫度一般設定在23℃±1℃。 注意檢查循環的回水流量、水溫是否正常。檢查回水流量要實際查看回水管出水口的水流情況，不能依據測厚儀沒有水流報警就斷定冷卻水正常―水流開關總有損壞的時候（比如，銹蝕、因某種原因卡住了）。如果回水量明顯減小了，應考慮水路是否有堵塞或漏水。為防止產生水垢堵塞、銹蝕管路，應使用煤油灌裝水箱。 2）壓縮空氣。壓縮空氣的用途主要是吹掃射線束內的雜物、油霧等，如果壓力不足，會使吹掃效果下降，影響測量結果。還有的測厚儀使用氣缸驅動標樣和快門。巡視設備時應檢查空氣壓力是否符合設計要求，濾芯是否需要更換。 3）C型架上告警燈的狀態。告警燈的狀態應正確，否則說明測厚儀存在某種故障。從安全的角度考慮，即使確認測厚儀沒有功能上的故障，僅僅是燈泡損壞，也應及時更換，以防止意外的輻射傷害。 4）射線窗口和探頭窗口。目視檢查射線窗口和探頭窗口，如有破損應及時更換窗口材料。 軋制過程產生的油霧中含有粉狀物（金屬粉末、硅藻土粉末等），凝結在窗口上會產生油泥，相當于在射線束中插入了一層異物。油泥厚到一定程度，會使探頭電壓明顯下降，影響測量精度，因此最好每天擦拭這兩個窗口，保持清潔。
3.2 每周檢查
1）電纜和管路。注意查看電纜是否有破損，特別要注意查看C型架尾部的電纜和管路懸掛是否牢固，防止脫落被擠壓損壞，導致不應有的損失。 2）C型架的行走情況。觀察C型架行走是否平穩，是否有卡阻和步進現象。行走不平穩本身不是大問題，但有隱患：有可能引起接插件、標樣片、快門松動，影響校準精度和測量結果。 C型架在前后的停止位置應正確，否則應檢查限位開關及撞塊。 3）射線源的電壓和電流。射線源的穩定是測厚儀穩定運行的基礎。平時應多注意每個KV段的電壓值和電流值，作好記錄。發現異常的波動或變化應立即關機，先檢查冷卻水和電纜，如無異常，意味著射線源或驅動板可能有故障。 4）探頭的全電壓和零電壓。測厚儀使用一段時間，各個KV段的全電壓和零電壓的值都可能會有一些變化。經常記錄各個KV段的全電壓和零電壓，與標定測厚儀時的數值相比較，如果偏離不大，使用“校準”功能還是能保證測量精度的；如果偏離大了，說明有問題存在。 如果探頭電壓不正常，應首先檢查快門打開和關閉是否到位，X射線束的通路中是否有異物，窗口是否干凈，排除這些可能后，再考慮探頭、放大器或是射線源、采集卡的因素。正常情況下，全電壓在8.5～9.5 V之間，通常使用在9.0～9.2 V（因設備調試情況不同而異）。零電壓應低于0.02 V。 注意：這里所說的探頭電壓，是指在維護頁面上讀出的數值，它是探頭檢測到的信號經過前置放大器（探頭內）和后置放大器（主電柜內）放大后，由模擬量數據采集卡進行A/D轉換后，最終送到主計算機內進行處理的數據。 5）做校準試驗。試驗測厚儀的校準功能是否正常。這也是發現一些隱藏著的故障的有效手段。 6）做精度測試。用已知準確厚度的樣片實際測量，與以前的測量記錄作比較，看看測量誤差是否有明顯變化。樣片的厚度范圍最好能覆蓋測厚儀的整個量程范圍或是平時軋制用到的范圍。在成品厚度附近的規格最好密集一些。 注意應該細心保管好一套標準樣片，每次測試都應這同一套樣片。不同的樣片測試出的厚度誤差變化很難說明問題的。
3.3 每月檢查
1）電氣連接。逐個檢查插拔式安裝的板卡、各種插頭安裝連接是否牢固，每個接線端子是否松動或銹蝕。包括現場接線箱和C型架內的接插件也要仔細檢查。 2）漂移測試。漂移量是測厚儀工作是否穩定的重要指標，如果測厚儀有故障可以明顯反映出來。用一塊樣板連續測量5分鐘以上，觀察是否有明顯厚度變化。一般現場條件測量不應該超過0.15%的變化。 3）模擬量輸出信號。檢查測厚儀送到AGC系統的厚差信號（安裝調試后就不應該有變化）。做此測試的目的是檢查軟件參數設置是否有變化，及模擬量輸出板的性能是否正常。方法是：用一塊樣片先測量一次，然后人為地把目標值改為剛才的測量值，顯示的厚差應該為零，模擬量輸出電壓也為零。然后分別把目標值向上和向下修改10%、20%、30%或任意數值，顯示的厚差和模擬量輸出電壓也應相應地變化。 4）軟件備份。測厚儀的軟件也有損壞或丟失的可能，有時原因也不明確。定期做備份是防止意外的有效手段。做新的備份時，最好不要用新備份覆蓋掉老的備份，保留歷史上的每次備份，以備不時之需。
3.4 射線管的更換
射線管損壞或使用一定年限老化后，測厚儀廠家通常建議將射線源返廠更換射線管，費用很高，周期也較長。實際上，只要細心操作，完全可以現場更換射線管。更換射線管應著重注意： 1）緊固射線管的安裝螺絲時用力要適度，既要安裝牢固，更要防止緊固過度導致管子破裂。 2）高壓線的焊接要求較高，決不允許虛焊，焊點必須非常光滑。 3）同時更換各種密封件。對油浸冷卻的射線管，更換射線管的同時要更換冷卻油，可以使用干凈的變壓器油，高壓試驗合格后保持略高于室溫的溫度時沖洗油箱、灌裝（這項工作盡量在晴天做，陰雨天時空氣濕度大，油里容易融入水分，耐壓難以達標）。
國內大部分測厚儀關鍵部件都是進口，備件訂貨周期長，費用昂貴，況且測厚儀的運行情況直接影響到產品厚度指標。精心細致的檢查維護工作，是減少故障發生、最大限度地保證測厚儀正常使用的有效途徑。
