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　　寶鋼厚板廠軋機測厚儀和凸度儀是厚板軋制過程主要產品質量特性（厚度和凸度）控制系統(tǒng)的測量裝置，設計產品寬度范圍到5m，厚度范圍5~125mm。由于產品精度要求，對于厚度和凸度控制有較高的功能和精度要求，對測量系統(tǒng)的測厚儀和凸度儀的實時性和準確度就有相應需求，因此采用合適的測量方法、對測量過程可能的影響量的補償技術等都是該測量系統(tǒng)的特點，同時測量裝置本身的技術特點也保證了它的可靠性。
　　
　　1、厚度及凸度測量系統(tǒng)構成
　　
　　寶鋼厚板廠軋機測厚儀和凸度儀是從德國IMS公司引進的放射性同位素厚度測量系統(tǒng)。與其它公司以及寶鋼以前使用的測厚儀相比較，IMS公司新的設備采用了Interbus總線、測量信號數(shù)字化和計算機網絡以及測量通道冗余技術，整個系統(tǒng)的架構清晰、緊湊，簡單而又，代表了測厚儀及其它特殊儀表發(fā)展方向。
　　
　　1.1厚度及凸度測量原理
　　
　　放射性同位素（137Cs）核衰變產生的γ射線穿透被測物時，由于散射和吸收而產生強度的衰減，衰減的程度與被測物種類、厚度等因素有關，關系如公式1：　　
　　式中：I表示射線穿過被測物時的強度；I0表示射線未穿過被測物時的強度；μ表示被測物的質量吸收系數(shù)；ρ表示被測物的密度；dh表示被測物的厚度。
　　
　　在實際應用過程中，鋼種的不同會導致其密度（ρ）不同，相應的質量吸收系數(shù)（μ）也會發(fā)生改變，對于一種具體的鋼種，只要知道其中的化學成分含量，可以利用式（4）進行計算得到合金補償系數(shù)。　　
　　式中：Ai為鋼種合金補償系數(shù)；Ai（ρ）為鋼種密度的補償系數(shù)；Ai（Z）為鋼種質量吸收系數(shù)的補償系數(shù)；ρFe=7.8538g/cm3，為鐵的標準密度；ρx為元素X的密度；μx為X元素的質量吸收系數(shù)；μFe為鐵元素的質量吸收系數(shù)；G%（x）為X元素在帶鋼中的含量。
　　
　　在厚板軋制過程中，被測的厚板實際上是處于高溫狀態(tài)下，產品厚度需要測厚儀輸出的是冷態(tài)時的厚度，因此需要將熱態(tài)厚度根據式（5）轉換成冷態(tài)厚度。
　　　　
　　式中：dh為溫度為t時厚板的厚度（熱態(tài)厚度）；d0為溫度為t0時厚板的溫度（通常為常溫，冷態(tài)厚度）；α：厚板的線性膨脹系數(shù)。
　　
　　綜合式（1）、式（4）、式（5），經過補償后的鋼板冷態(tài)厚度為：　　
　　1.2系統(tǒng)的構成
　　
　　整個厚度及凸度測量系統(tǒng)由兩臺設備構成，分別是單點測厚儀和凸度儀。每臺設備主要部件有安裝在現(xiàn)場的檢測單元包括50居里137Cs放射源、電離室、驅動裝置等以及中央控制系統(tǒng)組成。測厚儀和凸度儀共用1套中央控制系統(tǒng)包括中央處理單元、Interbus總線模塊等。此外還有一些輔助設備，如冷卻水控制單元、鼓風機、壓縮空氣過濾裝置。單點測厚儀現(xiàn)場檢測單元直接安裝在軋機軋輥和立輥之間，由于安裝空間的限制，采用固定安裝方式；凸度儀現(xiàn)場檢測單元集中于可驅動的C型架內安裝在軋機出口，離軋機機架約10m遠，采用三組放射源和探測器，如圖1所示，分別定義為CS側、CL側和DS側，其中CL探測器固定測量厚板中心，CS側和DS側探測器既可以設定要求測量厚板的邊部厚度，也可以采用連續(xù)掃描方式測量厚板邊部到中心的厚度，根據3組探測器的測量結果形成厚板的凸度、楔度。　　
　　單點測厚儀1組探測器共有8個測量通道（電離室），凸度儀每組探測器有4個測量通道，共12個測量通道。當射線穿過厚板進入電離室時產生的微電流信號在測量頭內部進行兩級放大處理，并轉換成數(shù)字電壓信號。
　　
　　測厚儀和凸度儀系統(tǒng)內各部分之間通過網絡方式連接。為了保證系統(tǒng)的獨立性和完整性，測厚儀和凸度儀構建了內部的獨立網絡，系統(tǒng)內部各部分之間通過內部Switch進行通信，與外部之間只有服務器與用戶Switch進行連接。服務器的主要功能是接收來自L2的設定數(shù)據并路由給客戶端、收集測厚儀和凸度儀的凸度數(shù)據并發(fā)送給L2、存貯客戶端運行時所需的各類變量和參數(shù)、對厚板軋制厚度數(shù)據進行長期保存和分析、系統(tǒng)診斷、為操作站和工程師站提供各類數(shù)據。　　　　
　　客戶端是整個測量系統(tǒng)中處理和控制的核心單元，測厚儀和凸度儀的控制邏輯、數(shù)學處理都由客戶端來完成。它采用WIindowCE操作系統(tǒng)，通過TCP/IP方式與服務器進行通信，通過總線控制器實現(xiàn)對總線模塊的控制，通過UDP報文的方式接收來自L1的控制命令并將系統(tǒng)的狀態(tài)和實時測量數(shù)據發(fā)送給L1，參與閉環(huán)控制。　　　　
　　安裝在客戶端內的總線控制器負責實現(xiàn)對測厚儀和凸度儀各部分總線模塊的控制、狀態(tài)采集和診斷等。Interbus總線是德國PhoenixContact公司研究和開發(fā)的現(xiàn)場總線，2000年成為IEC61158標準。Interbus總線系統(tǒng)是一個數(shù)據環(huán)結構。此數(shù)據環(huán)由一個總線控制板和帶有Interbus總線接口的I/O設備所組成。總線控制器是數(shù)據環(huán)控制的中央設備，實現(xiàn)控制數(shù)據與外設之間的交互。
　　
　　IMS公司使用LogiCAD軟件作為測厚儀和凸度儀的編程和控制軟件。LogiCAD軟件是一種圖形化編程軟件，可以為用戶提供友好的界面，能很方便地對系統(tǒng)的功能模塊（包括Interbus模塊）進行組態(tài)、監(jiān)控和診斷。利用該軟件可以方便地設計出一個測量系統(tǒng)的完整結構，配置連接到其上的所有設備。在系統(tǒng)運行過程中，相連設備的過程數(shù)據可以在軟件或控制器顯示屏上顯示出來，可以實時讀取和干預現(xiàn)場的過程數(shù)據。它既能識別出系統(tǒng)發(fā)生的故障，并可對故障類型，出錯位置及出錯原因進行定位，通過功能的擴展就可以提供相應的解決措施。
　　
　　2、系統(tǒng)性能指標
　　
　　測量范圍：5-125mm
　　
　　重復性：≤±0.1%目標厚度（厚度范圍：5~80mm）
　　
　　≤±0.2%目標厚度（厚度范圍：80~125mm）
　　
　　線性：≤±0.1%目標厚度（厚度范圍：5~80mm）
　　
　　≤±0.2%目標厚度（厚度范圍：80~125mm）
　　
　　漂移：≤±0.1%/8小時
　　
　　統(tǒng)計噪聲：
　　
　　板厚：噪聲值：
　　
　　5mm≤±0.015mm
　　
　　10mm≤±0.018mm
　　
　　20mm≤±0.024mm
　　
　　30mm≤±0.033mm
　　
　　50mm≤±0.060mm
　　
　　60mm≤±0.082mm
　　
　　80mm≤±0.117mm
　　
　　100mm≤±0.231mm
　　
　　125mm≤±0.655mm
　　
　　3、結束語
　　
　　寶鋼5m寬厚板軋機是我國厚板領域首套特寬幅現(xiàn)代化厚板軋機[1]。測厚儀和凸度儀對板厚及板凸度控制起著非常重要的作用。由于軋制現(xiàn)場特殊的環(huán)境，測厚儀和凸度儀的測量仍需要進行改進和提高。比如軋機的震動對測量產生的影響會產生隨機誤差；其次厚板的厚度范圍在5～150mm之間，鋼板在厚度方向上存在溫度分布，盡管測厚儀配置了高溫輻射計，測量的是鋼板的表面溫度，不能真實反映實際的溫度分布，將影響厚度測量的精度；其它如水份、粉塵、高溫輻射對測量通道的影響等也會影響測量精度，這些將通過適當?shù)木S護來減少其影響。