X射线测厚仪是一种非接触式厚度测量装置，可以实现连续实时的在线测量，是铝板带加工中广泛应用的关键检测设备。虽然国内有很多不同型号的X射线测厚仪，但其工作原理是一致的，主要的构成也大体相似。本文根据多年现场维护测厚仪的经验教训，简要介绍测厚仪的测量原理、硬件构成和维护要点。
1 基本的测量原理
X射线通过某种物质时，射线强度会发生衰减，衰减的主要原因是物质对它有吸收作用，其他因素（例如：射线束不可避免地存在的散射现象）引起的衰减量远远小于因吸收导致的衰减量。因此，可以近似地认为，X射线通过物质后其强度的衰减是由于物质对它的吸收所造成的。射线穿过物体前后的强度呈下列关系： I=I0e-μh， I0―入射物质前X射线的强度；I―穿过物质后X射线的强度；h―物质的厚度；μ―物质对X射线的线吸收系数，它与物质的种类、密度和X射线波长有关。检测到的X射线强度I与很多因素有关。其中一个最重要的因素就是入射前的射线强度I0。不同厚度的被测物体，都有一个最合适的入射X射线强度。如果射线强度过低，射线穿过被测物体后探头检测到的射线信号会太弱；如果射线强度过高，当被测量的物体厚度发生变化时，射线穿过被测物体后探头检测到的信号变化不明显。因此，测厚仪一般都采用计算机控制的多级X射线发射源，针对不同的被测厚度设定几档发射能量。
2 X射线测厚仪的主要构成
X射线测厚仪主要由以下几个部件组成。
1）射线源及驱动器。射线源的任务就是产生X射线，主要由X射线管、高压发生器、灯丝电路组成；为了配合驱动器控制射线源的高压和电流，还安装有电压和电流检测元件。射线管的冷却一般采用油浸、水冷或风冷的方式。驱动器有装在主电柜内的，也有与射线源一起安装在C型架里的。 2）标样箱。标样箱内装有铅制的快门和数量不等的不同厚度的标准样片。快门用来打开或阻断射线束。标准样片用来标定、校准测厚仪。为了检测快门和标准样片的位置，一般还安装有位置检测元件。快门和标准样片通常用螺线管或气缸驱动。 3）X射线检测器（探头）。X射线检测器的种类比较多，主要有电离探测器和闪烁探测器。铝加工设备的测厚仪大多使用电离室做探测器。电离室由室壁导电的充气容器和中心电极组成，在外壳和中心电极之间加有适当的高电压。X射线进入电离室后，在气体中产生电离现象，产生微弱电流。此信号非常微弱，因此使用一个前置放大器将其放大到5V左右，再送到主电柜内处理。 4）C型架。C型架的下臂安装射线源和标样箱，上臂安装射线探头。一般还装有气隙温度检测元件（上下臂各一个）、水流开关、一组警示灯等其他装置。C型架的移动通常用电机驱动或是液压马达驱动。一个限位开关用来控制前进/后退的位置（另外还用两对触点提供C型架“在线”和“离线”的状态信号）。 5）主电柜。主电柜安装了绝大部分的电器元件，包括主计算机系统，各类输入输出信号的采集/隔离驱动板，电源，用于测厚仪维护的人机界面或是PC机等。 6）操作终端。安装在主操作台，供主操手使用。 7）其他附件。其他一些附件因设备而异，例如现场操作盒，电缆转接箱，循环水恒温设备等。
3 X射线测厚仪的维护要点
测厚仪的日常维护，除了需要遵循一般电气设备的常规维护方法（例如：电气连接情况、主要电源电压的检查、各个开关的操作是否有效），这里主要讨论针对测厚仪的维护。
3.1 每天检查
1）循环冷却。循环冷却恒温设备主要给射线源提供相对恒定的温度环境。射线源的温度波动将直接导致射线能量的变化，致使测量结果波动。循环温度一般设定在23℃±1℃。 注意检查循环的回水流量、水温是否正常。检查回水流量要实际查看回水管出水口的水流情况，不能依据测厚仪没有水流报警就断定冷却水正常―水流开关总有损坏的时候（比如，锈蚀、因某种原因卡住了）。如果回水量明显减小了，应考虑水路是否有堵塞或漏水。为防止产生水垢堵塞、锈蚀管路，应使用煤油灌装水箱。 2）压缩空气。压缩空气的用途主要是吹扫射线束内的杂物、油雾等，如果压力不足，会使吹扫效果下降，影响测量结果。还有的测厚仪使用气缸驱动标样和快门。巡视设备时应检查空气压力是否符合设计要求，滤芯是否需要更换。 3）C型架上告警灯的状态。告警灯的状态应正确，否则说明测厚仪存在某种故障。从安全的角度考虑，即使确认测厚仪没有功能上的故障，仅仅是灯泡损坏，也应及时更换，以防止意外的辐射伤害。 4）射线窗口和探头窗口。目视检查射线窗口和探头窗口，如有破损应及时更换窗口材料。 轧制过程产生的油雾中含有粉状物（金属粉末、硅藻土粉末等），凝结在窗口上会产生油泥，相当于在射线束中插入了一层异物。油泥厚到一定程度，会使探头电压明显下降，影响测量精度，因此最好每天擦拭这两个窗口，保持清洁。
3.2 每周检查
1）电缆和管路。注意查看电缆是否有破损，特别要注意查看C型架尾部的电缆和管路悬挂是否牢固，防止脱落被挤压损坏，导致不应有的损失。 2）C型架的行走情况。观察C型架行走是否平稳，是否有卡阻和步进现象。行走不平稳本身不是大问题，但有隐患：有可能引起接插件、标样片、快门松动，影响校准精度和测量结果。 C型架在前后的停止位置应正确，否则应检查限位开关及撞块。 3）射线源的电压和电流。射线源的稳定是测厚仪稳定运行的基础。平时应多注意每个KV段的电压值和电流值，作好记录。发现异常的波动或变化应立即关机，先检查冷却水和电缆，如无异常，意味着射线源或驱动板可能有故障。 4）探头的全电压和零电压。测厚仪使用一段时间，各个KV段的全电压和零电压的值都可能会有一些变化。经常记录各个KV段的全电压和零电压，与标定测厚仪时的数值相比较，如果偏离不大，使用“校准”功能还是能保证测量精度的；如果偏离大了，说明有问题存在。 如果探头电压不正常，应首先检查快门打开和关闭是否到位，X射线束的通路中是否有异物，窗口是否干净，排除这些可能后，再考虑探头、放大器或是射线源、采集卡的因素。正常情况下，全电压在8.5～9.5 V之间，通常使用在9.0～9.2 V（因设备调试情况不同而异）。零电压应低于0.02 V。 注意：这里所说的探头电压，是指在维护页面上读出的数值，它是探头检测到的信号经过前置放大器（探头内）和后置放大器（主电柜内）放大后，由模拟量数据采集卡进行A/D转换后，最终送到主计算机内进行处理的数据。 5）做校准试验。试验测厚仪的校准功能是否正常。这也是发现一些隐藏着的故障的有效手段。 6）做精度测试。用已知准确厚度的样片实际测量，与以前的测量记录作比较，看看测量误差是否有明显变化。样片的厚度范围最好能覆盖测厚仪的整个量程范围或是平时轧制用到的范围。在成品厚度附近的规格最好密集一些。 注意应该细心保管好一套标准样片，每次测试都应这同一套样片。不同的样片测试出的厚度误差变化很难说明问题的。
3.3 每月检查
1）电气连接。逐个检查插拔式安装的板卡、各种插头安装连接是否牢固，每个接线端子是否松动或锈蚀。包括现场接线箱和C型架内的接插件也要仔细检查。 2）漂移测试。漂移量是测厚仪工作是否稳定的重要指标，如果测厚仪有故障可以明显反映出来。用一块样板连续测量5分钟以上，观察是否有明显厚度变化。一般现场条件测量不应该超过0.15%的变化。 3）模拟量输出信号。检查测厚仪送到AGC系统的厚差信号（安装调试后就不应该有变化）。做此测试的目的是检查软件参数设置是否有变化，及模拟量输出板的性能是否正常。方法是：用一块样片先测量一次，然后人为地把目标值改为刚才的测量值，显示的厚差应该为零，模拟量输出电压也为零。然后分别把目标值向上和向下修改10%、20%、30%或任意数值，显示的厚差和模拟量输出电压也应相应地变化。 4）软件备份。测厚仪的软件也有损坏或丢失的可能，有时原因也不明确。定期做备份是防止意外的有效手段。做新的备份时，最好不要用新备份覆盖掉老的备份，保留历史上的每次备份，以备不时之需。
3.4 射线管的更换
射线管损坏或使用一定年限老化后，测厚仪厂家通常建议将射线源返厂更换射线管，费用很高，周期也较长。实际上，只要细心操作，完全可以现场更换射线管。更换射线管应着重注意： 1）紧固射线管的安装螺丝时用力要适度，既要安装牢固，更要防止紧固过度导致管子破裂。 2）高压线的焊接要求较高，决不允许虚焊，焊点必须非常光滑。 3）同时更换各种密封件。对油浸冷却的射线管，更换射线管的同时要更换冷却油，可以使用干净的变压器油，高压试验合格后保持略高于室温的温度时冲洗油箱、灌装（这项工作尽量在晴天做，阴雨天时空气湿度大，油里容易融入水分，耐压难以达标）。
国内大部分测厚仪关键部件都是进口，备件订货周期长，费用昂贵，况且测厚仪的运行情况直接影响到产品厚度指标。精心细致的检查维护工作，是减少故障发生、最大限度地保证测厚仪正常使用的有效途径。
