(57)【要約】【課題】新たな設備を設けないで、被測定物の上下動による誤差を補正し、測定精度の向上を図った放射線厚さ計を提供することを目的とする。【解決手段】被測定物３を搬送するパスライン平面と垂直な方向で、被測定物を挟むように設けるＣ型フレーム１ｄと、Ｃ型フレームの対向する一方の腕部に設ける放射線源１ａと、他方の腕部に設け、透過放射線を検出する主検出器１ｂと、主検出器１ｂの周囲で、被測定物から散乱する散乱線を検出する副検出器１ｃとを備える検出部１と、主検出器で検出する放射線の増減による出力変化と副検出器で検出される散乱線成分の出力変化とが一致するように予め求められる補正計数を記憶し、前記被測定物が前記パスライン平面と垂直な光軸方向に移動した場合に、副検出器の出力から補正計数を選択して乗じ、さらに、主検出器と副検出器との差を求める補正演算部２ａと厚さを求める厚さ演算部２ｂとを備える演算部２とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する被測定物に放射線を照射して、被測定物を透過した透過放射線の線量から被測定部の厚さを測定する放射線厚さ計であって、
前記被測定物を搬送するパスライン平面と垂直な方向で、当該被測定物を挟むように設けるＣ型フレームと、
前記Ｃ型フレームの対向する一方の腕部に設ける放射線源と、他方の腕部に設け、前記透過放射線を検出する主検出器と、前記放射線源の照射面の中心点と前記主検出器の受光の面とが成す立体角の光軸中心に設ける前記主検出器の周囲で、前記被測定物から散乱する散乱線を検出する副検出器とを備える検出部と、
前記主検出器で検出する放射線の増減による出力変化と前記副検出器で検出される散乱線成分の出力変化とが一致するように予め求められる補正計数を記憶し、前記被測定物が前記パスライン平面と垂直な光軸方向に移動した場合に、前記副検出器の出力から前記補正計数を選択して乗じ、さらに、前記主検出器と前記副検出器との差を求める補正演算部と、前記補正演算部の出力から厚さを求める厚さ演算部とを備える演算部と
を備え、
前記被測定物がパスライン面から垂直軸方向に移動した場合の散乱成分の変化を検出して、リアルタイムに測定誤差を補正するようにしたことを特徴とする放射線厚さ計。
【請求項２】
前記補正計数は、前記被測定物の材質、厚さ、被測定物の測定位置をパラメータとして、テーブル化したものである請求項１に記載の放射線厚さ計。
【請求項３】
前記副検出器は、前記主検出器の周囲に円環状の受光面を備え、前記透過放射線の散乱線を検出するようにした請求項１に記載の放射線厚さ計。
【請求項４】
前記副検出器は、前記光軸中心に対して、前記主検出器の周囲に異なる径の円環状の受光面を備える２つの副検出器で構成し、当該２つの副検出器の出力に基づいてその出力のいずれかを選択し、さらに、選択したいずれかの副検出器の出力を対応する前記補正計数を乗じて補正するようにした請求項１に記載の放射線厚さ計。
【請求項５】
移動する被測定物に放射線を照射して、被測定物を透過した透過放射線の線量から被測定部の厚さを測定する放射線厚さ計であって、
前記被測定物を搬送するパスライン平面と垂直な方向で、当該被測定物を挟むように設けるＣ型フレームと、
前記Ｃ型フレームの対向する一方の腕部に設け、前記被測定物の表面に対して鉛直方向に放射線を照射する放射線源と、他方の腕部に設け前記透過放射線を検出する主検出器と、前記一方の腕部に設け、前記放射線源の照射面の中心点と前記主検出器の受光の面とが成す立体角の光軸中心の周囲で、前記放射線の照射方向と逆方向に散乱する散乱線を検出する副検出器とを備える検出部と、
前記主検出器で検出する放射線の増減による出力変化と前記副検出器で検出される散乱線成分の出力変化とが一致するように予め求められる補正計数を記憶し、前記被測定物が前記パスライン平面と垂直な光軸方向に移動した場合に、前記副検出器の出力から前記補正計数を選択して乗じ、さらに、前記主検出器と補正された前記副検出器との和を求める補正演算部と、前記補正演算部の出力から厚さを求める厚さ演算部とを備える演算部と
を備え、
前記被測定物がパスライン面から垂直軸方向に移動した場合の散乱成分の変化を検出して、リアルタイムに測定誤差を補正するようにしたことを特徴とする放射線厚さ計。
【請求項６】
前記副検出器は、前記光軸中心に対して円環状の受光面を備え、前記被測定物から散乱する前記放射線の散乱線を受光するようにした請求項５に記載の放射線厚さ計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板等の被測定物に放射線同位元素やＸ線発生器から発生する放射線を照射して、被測定物を透過した放射線の線量から被測定物の厚さを測定する放射線厚さ計に係り、特に、被測定物が照射放射線の光軸方向で移動した場合の厚さ測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、厚板や薄板などの鋼板の圧延ライン、及びその搬送ラインにおける鋼板の厚さ測定には、放射線同位元素を使用したγ線厚さ計や、Ｘ線発生装器を使用したＸ線厚さ計等の放射線厚さ計が使用されている。
【０００３】
このような放射線厚さ計は、被測定物に照射する放射線のビーム径が比較的大きいため、空間分解能の向上に限界がある点や、法令に基づく放射線の取り扱い管理が必要であることから、厚板などにおいては、空間分解能の高いレーザ光線を使用した距離計を、鋼板を垂直な方向から挟むＣ型フレームの上下の腕部に設け、この２つの距離計の距離変化から厚さを測定するレーザ方式厚さ計も採用されている。
【０００４】
ところで、鋼板の厚さ測定精度は、鋼板の品質保証及び歩留まりを確保する上で重要であるが、圧延ラインやその搬送ラインにおいては、鋼板の上下動、及び、反りや垂れ等の形状の変化があり、精度向上には限界があった。
【０００５】
例えば、放射線厚さ計においては、搬送される鋼板の搬送基準面（以下、パスライン面という）に対して、鋼板がパスライン面に対して垂直な方向に動くと鋼板を透過した放射線の散乱成分が変化するために測定誤差が発生する。
【０００６】
また、鋼板のパスライン面に対する搬送方向での鋼板の傾きによる測定誤差を補正する方法には、レーザ距離計を使用して鋼板の傾きを検出して厚さの測定精度を向上させた厚さ測定方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２６３８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、鋼板の圧延ラインやその搬送ラインにおいては、搬送される鋼板の先端部や後端部で反りや垂れ等が発生するが、それ以外の中央部分では、主として上下方向の動揺が発生する。
【０００９】
放射線厚さ計においては、測定時に鋼板の上下動があると、測定誤差が発生する問題がある。図５を用いてその理由を説明する。
【００１０】
図５（ａ）は、Ｘ線を使用したＸ線厚さ計において、鋼板の基準厚さが０．１ｍｍ及び３．５ｍｍの場合、鋼板が測定の基準となるパスライン面（ＰＬ−０）に対して上下に移動した場合の基準厚さに対する測定誤差（偏差％）の１例を示したものである。
【００１１】
図５（ｂ）はこのＸ線厚さ計の検出部の光学モデル図を示し、放射線源１ａの１点から放射されたＸ線は、被測定物（鋼板）３を透過し、被測定物３の後部に設けられる検出器１ｂでは、立体角θｍの範囲が検出される。
【００１２】
ここで、被測定物３が、パスライン面ＰＬ−０から上方向ＰＬ＋５０に移動した場合、例えば、点Ｐ１からの散乱線が主検出器１ｂで検出される受光立体角の範囲は、立体角θｄ０から立体角θｄ１に拡大する。即ち、主検出器１ｂで受光される散乱線の量は、被測定物３と主検出器１ｂ距離の二乗に比例して変化する。
【００１３】
したがって、図５（ａ）に示すように、被測定物３が上方向に移動すると、検出器１ｂで受光される散乱線成分は増大し、被測定物３の厚さは散乱線成分が増大した分薄くなったと見なされ、基準厚さに対する偏差はマイナス（薄い）方向に出力される。
【００１４】
例えば、３．５ｍｍの板厚さの鋼板３がパスライン面０ｍｍから検出器方向に１００ｍｍ移動すると、その偏差は−１．５％となる。
【００１５】
ところで、鋼板の動揺による測定誤差を補正する方法には、特許文献１に開示されたようなレーザ距離計を用いて鋼板の位置を測定して補正する方法や、機械的に鋼板の位置を測定して、鋼板の傾きや、上下動による測定誤差の補正する方法が知られている。
【００１６】
しかしながら、鋼板の位置をこのような他の位置検出器で求めて補正する方法は、鋼板搬送ラインに新たな設備を設けるための設置空間が必要になる問題や、放射線厚さ計と位置検出器の時間応答とが異なるため、動的に変動する鋼板上での測定点を一致させて補正することが困難となる問題がある
さらに、特許文献１によるレーザ距離計による方法は、レーザ光線が通過する測定空間が清浄化されている環境でしか使用できないため、測定空間を清浄化する、固有の環境対策設備が必要となる問題がある。
【００１７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、新たな設備を設けないで、被測定物の上下動による誤差を補正し、測定精度の向上を図った放射線厚さ計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明による請求項１に係る放射線厚さ計は、移動する被測定物に放射線を照射して、被測定物を透過した透過放射線の線量から被測定部の厚さを測定する放射線厚さ計であって、前記被測定物を搬送するパスライン平面と垂直な方向で、当該被測定物を挟むように設けるＣ型フレームと、前記Ｃ型フレームの対向する一方の腕部に設ける放射線源と、他方の腕部に設け、前記透過放射線を検出する主検出器と、前記放射線源の照射面の中心点と前記主検出器の受光の面とが成す立体角の光軸中心に設ける前記主検出器の周囲で、前記被測定物から散乱する散乱線を検出する副検出器とを備える検出部と、前記主検出器で検出する放射線の増減による出力変化と前記副検出器で検出される散乱線成分の出力変化とが一致するように予め求められる補正計数を記憶し、前記被測定物が前記パスライン平面と垂直な光軸方向に移動した場合に、前記副検出器の出力から前記補正計数を選択して乗じ、さらに、前記主検出器と前記副検出器との差を求める補正演算部と、前記補正演算部の出力から厚さを求める厚さ演算部とを備える演算部とを備え、前記被測定物がパスライン面から垂直軸方向に移動した場合の散乱成分の変化を検出して、リアルタイムに測定誤差を補正するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明による請求項５に係る放射線厚さ計は、移動する被測定物に放射線を照射して、被測定物を透過した透過放射線の線量から被測定部の厚さを測定する放射線厚さ計であって、前記被測定物を搬送するパスライン平面と垂直な方向で、当該被測定物を挟むように設けるＣ型フレームと、前記Ｃ型フレームの対向する一方の腕部に設け、前記被測定物の表面に対して鉛直方向に放射線を照射する放射線源と、他方の腕部に設け前記透過放射線を検出する主検出器と、前記一方の腕部に設け、前記放射線源の照射面の中心点と前記主検出器の受光の面とが成す立体角の光軸中心の周囲で、前記放射線の照射方向と逆方向に散乱する散乱線を検出する副検出器とを備える検出部と、前記主検出器で検出する放射線の増減による出力変化と前記副検出器で検出される散乱線成分の出力変化とが一致するように予め求められる補正計数を記憶し、前記被測定物が前記パスライン平面と垂直な光軸方向に移動した場合に、前記副検出器の出力から前記補正計数を選択して乗じ、さらに、前記主検出器と補正された前記副検出器との和を求める補正演算部と、前記補正演算部の出力から厚さを求める厚さ演算部とを備える演算部とを備え、前記被測定物がパスライン面から垂直軸方向に移動した場合の散乱成分の変化を検出して、リアルタイムに測定誤差を補正するようにしたことを特徴とする
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、新たな設備を設けないで、被測定物の上下動による誤差を補正し、測定精度の向上を図った放射線厚さ計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１の構成図。
【図２】本発明の実施例２の構成図。
【図３】本発明の実施例３の構成図。
【図４】本発明の検出部の光学モデル図。
【図５】従来の放射線厚さ計の誤差発生の理由説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例を説明する前に、図４に示す検出部の光学モデル図を参照して、本発明の原理について説明する。
【００２４】
図４において、被測定物３が測定基準位置であるパスライン面（ＰＬ−０）にある場合の主検出器１ｂの出力、副検出器１ｃの出力を夫々、Ｖｍ０、Ｖｓ０とし、被測定物３がパスライン面（ＰＬ−ｉ）の位置に変動した場合の主検出器１ｂの出力、副検出器１ｃの出力を夫々、Ｖｍｉ、Ｖｓｉとすると、主検出器１ｂで検出される前方散乱線の増加と副検出器１ｃで検出される前方散乱線の増加は、一定の比例関係にあるので、下記式が成り立つ。  
Ｖｍ０−Ｖｓ０＝Ｖｍｉ−αｉ・Ｖｓｉ・・・（１）
【００２５】
ここで、αｉは、被測定物３の位置が変化した場合の主検出器１ｂで検出する散乱線の線量の変化と副検出器１ｃで検出する散乱線の線量の変化が見かけ上同じになるように補正する補正する補正計数である。
【００２６】
この補正計数αｉは、予め設定する検出部の放射線源１ａ、主検出器１ｂ及び副検出器１ｃの配置に基づく透過放射線を受光する検出器の光学的設定条件と、被測定物３の材質、厚さ、被測定物３のパスライン面からの移動量により変わってくる。
【００２７】
さらに、上記（１）式右辺により厚さ検出信号を補正する場合、主検出器１ｂと副検出器１ｃとの感度差、及び被測定物３を透過した放射線の散乱点から主検出器１ｂまでの距離と副検出器１ｃまでの距離との相違によっても変わる。
【００２８】
したがって、設定された主検出器１ｂと副検出器１ｃとを備える放射線厚さ計において、上記補正計数αｉを求める場合、被測定物３がパスライン面に有る場合の主検出器１ｂの出力Ｖｍと副検出器１ｃの出力Ｖｓとの差を基準として厚さ校正を行い、次に、（１）式の関係を満足するように、被測定物３を移動させたときの測定誤差がゼロとなるような補正計数αｉを予め求め、被測定物の材質、厚さ、パスライン位置をパラメータとしてテーブル化しておく。
【００２９】
そして、基準板厚さｔｒが設定されると、この基準板厚さｔｒに対応するテーブルの補正計数αｉを選択して、主検出器１ｂの出力を補正し、補正された出力に対して厚さ演算を行なう。
【００３０】
次に、このような発明の原理の基づく実施例１の構成について図１を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明のブロック構成図で、図１（ｂ）は主検出器１ｂと副検出器１ｃの配置を説明する平面図である。
【００３１】
図１において、放射線厚さ計１０は、ｙ軸方向で移動する被測定物３に対して、ｚ軸方向に放射線を照射して、被測定物３を透過した透過放射線の線量から被測定部３の厚さを測定する。
【００３２】
その構成は、被測定物３を搬送するパスライン平面と垂直なｚ軸方向で、当該被測定物３を挟むように設けるＣ型フレーム１ｄと、Ｃ型フレーム１ｄの対向する一方の下部腕部に設ける放射線源１ａと、他方の上部腕部に設ける主検出器１ｂと、放射線源１ａの照射面の中心点と主検出器１ｂの受光面とが成す立体角の光軸中心に設ける主検出器１ｂの周囲に円環状の構造で、被測定物３を透過した放射線の散乱線を検出する副検出器１ｃとを備える検出部１を備える。
【００３３】
さらに、被測定物３がパスライン平面（ｘ−ｙ平面）と垂直な方向に移動した場合に、主検出器１ｂで検出する放射線の増減による出力変化と副検出器１ｃで検出される散乱成分の出力変化とが一致するように、副検出器１ｃの出力を補正して、主検出器１ｂと副検出器１ｃとの差を求める補正演算部２ａと補正演算部２ａの出力から厚さを求める厚さ演算部２ｂとを備える演算部２とを備える。
【００３４】
次に、各部の詳細構成について説明する。放射線源１ａは、放射線としてＸ線を選択した場合、被測定物３の厚さを測定するために必要な線量が得られるＸ線管と、そのＸ線管電圧を印加するための高電圧電源とを備えるＸ線発生器が選択される。
【００３５】
また、主検出器１ａ、副検出器１ｂは、温度変化に強く、その形状と感度とが比較的柔軟な形に成型し易い電離箱を使用し、所定の検出電流が得られるように設定される。
【００３６】
副検出器１ｃは、被測定物３を透過した散乱Ｘ線が主検出器１ｂの周囲において、所定の感度で得られるように設定される。この副検出器１ｃは、主検出器１ｂの周囲の特定の領域の散乱線を検出する１つの電離箱で構成しても良いが、主検出器１ａの周囲に円環状に複数の電離箱を並べて構成する方が、散乱Ｘ線の空間的なバラツキを平均化できるので望ましい。
【００３７】
さらに、補正部演算部２ａは、予め設定される補正計数αｉテーブルを記憶し、副検出器１ｃの出力に被測定物３と副検出器１ｂの出力とから補正計数αｉを選択して乗じる補正計数回路２ａ１と、主検出器１ｂの出力と補正計数回路２ａ１の出力との差を求める補正演算回路２ａ２とを備える。
【００３８】
次に、厚さ演算部２ｂは、補正演算回路２ａ２の出力から、予め設定される厚さ校正テーブルを参照して、外部から設定される基準板厚さｔｒとの厚さ偏差を求める演算を行なう。
【００３９】
厚さ演算部２ｂでは、補正演算回路２ａ２の出力から被測定物３の厚さｔｘを、下記式で求める。  
ｔｘ＝１／μ・ｌｎ（（Ｖｍｎ−Ｖｓｎ）／（Ｖｍｘ−Ｖｓｘ））・・・（２）
ここで、Ｖｍｎ、Ｖｓｎは、夫々、被測定物３が無い時の主検出器１ｂの出力、副検出器１ｃの出力を補正演算した後の補正計数回路２ａ１の出力で、Ｖｍｘ、Ｖｓｘは、被測定物３が有る場合の主検出器１ｂ、補正計数回路２ａ１の出力を示す。
【００４０】
そして、この時の厚さ偏差出力Δｔｘは、下記式で求められる。  
Δｔｘ＝ｔｘ−ｔｒ・・・（３）
【００４１】
尚、（１）式の演算は、一般的には、主検出器１ｂ、補正演算部２ａの出力を、夫々デジタル化し、校正用の厚さ基準サンプルを使用して、基準厚さｔｒと（１）式右辺の検出器出力との関係を、予め求めた校正テーブル（検量線とも言う）を参照して厚さｔｘを求める。
【００４２】
このように校正された放射線厚さ計１０は、被測定物３の位置が光軸方向で上下に移動した場合、主検出器の変化を副検出器の出力から自動的に補正して厚さ測定を行なうので、リアルタイムで補正された放射線厚さ計を提供することができる。
【実施例２】
【００４３】
図２を参照して、本発明の実施例２について説明する。図２に示す実施例２について、実施例１と同じ部分は同一の符号を付しその説明を省略する。実施例２が実施例１と異なる点は、実施例１では、主検出器１ｂの周囲に副検出器１ｃを設け、被測定物３を透過したＸ線の散乱Ｘ線を検出するようにしたが、実施例２は、副検出器１ｃを放射線源と１ａとＣ型フレーム１ｄの同じ側の腕部に設け、放射線源１ａの照射面の中心点と主検出器１ｂの受光の面とが成す立体角の光軸中心の周囲で、放射線の照射方向と逆方向に散乱する散乱線を検出するようにした点が異なる。
【００４４】
この場合、被測定物３が主検出器１ｂの方向に移動すると、主検出器１ｂの散乱線成分は増加し、副検出器１ｂの出力は、逆に減少する。したがって、実施例１で説明した補正計数αｉを用いて補正する上記（１）式に代えて、下記（２）式に示すように、補正計数βｉを補正計数αｉと同様の方法で予め求めておき、主検出器１ｂの出力に加算するように構成する。  
Ｖｍ０+Ｖｓ０＝Ｖｍｉ＋βｉ・Ｖｓｉ・・・（４）
【００４５】
このように構成した場合、被測定物３の測定空間での移動に対して、散乱Ｘ線の増減方向が実施例１とは異なるので、補正演算部２ａ２では、主検出器１ｂと副検出器１ｃの出力を補正した補正計数回路２ａ１の出力とを加算する。
【００４６】
そして、厚さ演算部２ｂでは、補正演算回路２ａ２の出力から被測定物３の厚さｔｘを、実施例１の（２）式に代えて下記（５）式で求める。  
ｔｘ＝１／μ・ｌｎ（（Ｖｍｎ＋Ｖｓｎ）／（Ｖｍｘ＋Ｖｓｘ））・・・（５）
【００４７】
このように構成された放射線厚さ計は、被測定物３の上部の空間が大きく取れない場合の設置空間を小さくすることができる。
【実施例３】
【００４８】
図３を参照して、本発明の実施例３について説明する。図３に示す実施例３について、実施例１と同じ部分は同一の符号を付しその説明を省略する。実施例３が実施例１と異なる点は、実施例１では、副検出器１ｃは、主検出器１ｂの周囲に環状に１つ設け、被測定物３を透過したＸ線の散乱Ｘ線を検出するようにしたが、実施例３は、副検出器１ｃ１と副検出器１ｃ２とを主検出器１ｂの周囲に同心円状に２重に設けるようにした点が異なる。
【００４９】
この構成では、被測定物３からの散乱Ｘ線の散乱特性が極端に異なる多品種をその測定対象として厚さ測定を行なう場合、２つの副検出器１ｃ１と副検出器１ｃ２との出力に基づいて、副検出器１ｃ１または副検出器１ｃ２の何れかを予め補正係数選択回路２ａ３で選択し、選択した副検出器１ｃ１（または１副検出器ｃ２）の出力を予め記憶された補正計数テーブルから選択して補正計数選択回路２ａ３で補正し、さらに、（１）式に基づく補正演算を補正演算回路２ａ２で演算して補正する。
【００５０】
このように構成された放射線厚さ計１０は、被測定物３の前方散乱特性が極端に異なる材質の場合でも、その散乱線の散乱特性に対応して予め副検出器の同心径を調整しておくことで、被測定物の３の移動に対する補正が可能となる。
【００５１】
以上説明したように、本発明によれば、被測定物の放射線の散乱特性が極端に異なる材質の場合でも、パスライン面と垂直な方向に移動した場合の測定誤差を自動的にリアルタイムで補正することができる。
【００５２】
尚、本発明は上述した実施例のみに限定されるものでなく、被測定物がパスライン平面と垂直な方向で移動した場合に主検出器の出力の増減を、これと独立した副検出器の出力でのリアルタイムに補正するように構成されたものであれば良く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  検出部
１ａ  放射線源
１ｂ  主検出器
１ｃ、１ｃ１〜１ｃ４  副検出器
１ｄ  Ｃ型フレーム
２  補正演算部
２ａ  補正部
２ａ１  補正計数回路
２ａ２  補正演算回路
２ａ３  補正係数選択回路
２ｂ  厚さ演算部
３  被測定物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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