JJF(晋) 151-2025 轧制在线x射线射线测厚仪校准规范

　　JJF(晋) 151-2025

轧制在线X射线测厚仪校准规范

Calibration Specification for Rolling 0nline X-Ray Thickness

2025-08-26发布 2025-11-01实施 发布

归 口 单 位：山西省市场监督管理局

主要起草单位：山西省检验检测中心(山西省标准计量

技术研究院)

参加起草单位：山西太钢不锈钢股份有限公司

马鞍山恒瑞测量设备有限公司

本规范委托山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究院)负责解释

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I

本规范主要起草人：

岩君芳 (山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究院))

卢 佳 (山西太钢不锈钢股份有限公司)

周喜龙 (山西太钢不锈钢股份有限公司)

参加起草人：

鲁 峰 (山西太钢不锈钢股份有限公司)

王 强 (山西太钢不锈钢股份有限公司)

王 波 (山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究院))

陶 亮 (马鞍山恒瑞测量设备有限公司)

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I

目 录

引 言 .......................................................................................................................... II

1 范围............................................................................................................................ 1

2 引用文件.................................................................................................................... 1

3术语............................................................................................................................. 1

3.1 X射线测厚仪 X-Ray Thickness Gauges ............................................................... 1

3.2 轧制在线X射线测厚仪 Rolling Online X-Ray Thickness Gauges .................... 1

4 概述............................................................................................................................ 1

5 计量特性.................................................................................................................... 2

5.1 示值误差................................................................................................................. 2

5.2 重复性..................................................................................................................... 2

5.4 响应时间................................................................................................................. 2

6 校准条件.................................................................................................................... 3

6.1 环境条件................................................................................................................. 3

6.2 测量标准及其他设备............................................................................................. 3

7 校准项目和校准方法................................................................................................ 3

7.1 校准项目................................................................................................................. 3

7.2 校准前检查和准备................................................................................................. 3

7.3 校准方法................................................................................................................. 4

8 校准结果的表达........................................................................................................ 5

9复校时间间隔............................................................................................................. 6

附录A 标准样板的外形和技术要求 .......................................................................... 7

附录B 校准原始记录格式示例 .................................................................................. 8

附录C 校准证书内页格式 ........................................................................................ 10

附录D 轧制在线X射线测厚仪示值误差测量结果不确定度评定(示例) ....... 11

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II

引 言

JJF 1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF 1001—2011《通用计量术语及定义》和 JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定的基础性系列规范。

本规范计量特性和校准方法参考了JJG 480—2007《X射线测厚仪》和JJG 935—1988《γ射线厚度计》。

本规范为首次发布。

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1

轧制在线X射线测厚仪校准规范

1 范围

本规范适用于轧制在线X射线测厚仪的校准。

2 引用文件

本规范引用了下列文件：

JJG 480—2007 X射线测厚仪

JJG 935—1988 γ射线厚度计

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用本规范。

3术语

3.1 X射线测厚仪 X-Ray Thickness Gauges

一种利用X射线穿透被测材料时，X射线强度随着材料厚度变化而变化，进而测定材料厚度的一种非接触式的动态测量仪器。

3.2 轧制在线X射线测厚仪 Rolling Online X-Ray Thickness Gauges

在冶金行业中主要用于轧制生产线上钢、铜、铝等金属材料厚度的实时连续测量，并输出目标偏差值给轧机厚度控制系统，以达到要求的轧制厚度的X射线测厚仪。

4 概述

轧制在线X射线测厚仪(以下简称测厚仪)是一种非接触式的动态测量仪器，利用X射线穿透被测材料时，产生光电效应和康普顿效应，使得其强度随着被测材料厚度的增加而逐渐减弱，与被穿透的物体厚度呈现出一种指数衰减的函数关系，通过这种函数关系，就可以计算出被测物体的厚度。其结构主要由主控制柜和C型测量架组成，主要用于冶金行业中轧制生产线上钢、铜、铝等金属材料厚度的实时连续测量及控制。测厚仪的测量范围因被测对象和分辨力不同而不同，有(0.05～10)mm、(0.1～8)mm、(0.5～50)mm等规格，分辨力为0.01mm，0.001mm，0.0001mm。轧制在线X射线测厚仪测量原理图如图1所示。

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2

图1 轧制在线X射线测厚仪测量原理图

注：t=qln(I/I0)是轧制在线X射线测厚仪测量厚度的函数关系式，其中t——被测物体的厚度;q——穿透系数;I——X射线穿过物体后的强度;I0——初始的X射线强度。

5 计量特性

5.1 示值误差

示值最大允许误差要求见表1。

表1 示值最大允许误差的要求

分辨力/mm

最大允许误差

0.01

±1%或±0.03mm，选其中大的数值

0.001

±0.15%或±1μm，选其中大的数值

0.0001

±0.10%或±0.6μm，选其中大的数值

5.2 重复性

测厚仪的重复性一般应不超过示值最大允许误差绝对值的1/2。

5.3 示值漂移

充分预热后8小时范围内，漂移不超过示值最大允许误差的绝对值。

5.4 响应时间

按说明书确定。

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3

注：1.以上指标仅作参考，不做合格性判定，具体也可根据测厚仪说明书或客户要求确定。

2.新设备或经修理后的设备建议对全部项目进行校准，使用中的设备至少对示值误差和重复性两个项目进行校准。

6 校准条件

6.1 环境条件

6.1.1校准时，环境温度为(20±10)℃，其温度变化每小时内不大于5℃;环境相对湿度不大于75%;校准地点附近不应有影响校准结果的震动和电磁干扰。

6.1.2 测厚仪启动测量时， X射线系统正常工作且快门关闭的状态下，距X射线发生装置表面5cm和1m处的漏射线最大剂量当量率分别不大于10μSv/h和1μSv/h。

6.2 测量标准及其他设备

测量标准及其他设备见表2。

表2 测量标准及其他设备

名称

技术要求

用途

标准样板

见附录A

厚度示值误差、重复性及示值漂移

示波器

模拟带宽100MHz，

上升时间<3.5ns

响应时间

7 校准项目和校准方法

7.1 校准项目

校准项目包括示值误差、重复性、示值漂移和响应时间。

7.2 校准前检查和准备

测厚仪各操作开关、功能按钮和指示灯工作正常，行走机构和行程开关无异常;放射源和探测器测量窗口清洁，无水、油污及异物，探头紧固，射线窗口气体吹扫功能正常。

校准必须在生产线停机后，测厚仪处于离线状态下进行。测厚仪开机预热，待控制界面无故障警报后方可开始校准工作。标准样板表面应无油污及灰尘，将其放置在样板架上，标准样板测量面对准射线源，样板架高度与轧制高度处于同一水平。

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4

7.3 校准方法

7.3.1 示值误差

采用标准样板直接测量。在测厚仪测量范围或实际使用范围内，选择大致

均匀分布的(3～5)个点(包括上限、下限)，用相应的标准样板Hi 依次测量，

也可根据客户要求的厚度值进行测量。

分别对每个标准样板重复测量3 次并记录测厚仪示值，取3 次测量结果的算

术平均值ℎ?作为该校准点的厚度测量结果。各校准点的测量结果与标准样板的实

际厚度值Hi 的差值，即为各校准点的绝对示值误差Δ?，按公式(1)计算，各校

准点的相对误差δi 按公式(2)计算：

Δ?= ℎ?

̅ − ?? (1)

?? =

Δ?

??

× 100% (2)

式中：

Δ?—— 第i 个校准点的绝对示值误差，mm;

??—— 第i 个校准点的相对示值误差，mm;

i h ——第i 个校准点的厚度测量结果，mm;

Hi ——相应标准样板的实际厚度值，mm。

7.3.2 重复性

在测厚仪的实际测量范围内，选取超过量程1/2 量值的标准样板，重复测量

10 次，记录测厚仪示值hi，按公式(3)计算单次实验标准偏差s，作为重复性测

量结果。

? = √Σ (ℎ?−ℎ)2 ??

=1

?−1

(3)

式中：

hi ——第i 次测量测厚仪的仪器示值，mm;

h ——n 次测量的算术平均值，mm;

n ——测量次数，n=10。

7.3.3 示值漂移

在有效测量范围内任选一个厚度值的标准样板进行示值漂移校准。在8h 内，

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5

记录初始值，并每隔30min记录1次示值，取与初始值差值最大的漂移的绝对值作为测量结果。

7.3.4 响应时间

校准时，被测厚度的阶跃变化在给定量程的30%和 80%之间进行。在测厚仪的测量位置上放置一块标准板，然后快速抽拉或插入标准板以造成阶跃信号，在模拟信号输出端用示波器取其阶跃信号的相对变化量 ，第一次达到最终变化量的63.2%所需的时间，作为测厚仪的响应时间。

8 校准结果的表达

经校准的轧制在线X射线测厚仪应出具校准证书。校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息：

a) 标题：“校准证书”;

b) 实验室名称和地址;

c) 进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);

d) 证书的唯一性标识(如编号)，每页及总页数的标识;

e) 客户的名称和地址;

f) 被校对象的描述和明确标识(如仪器名称、规格型号、出厂编号、制造厂);

g) 进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期;

h) 如果与校准结果的有效性应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明;

i) 校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;

j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

k) 校准环境的描述;

l) 校准结果及其测量不确定度的说明;

m) 对校准规范的偏离的说明;

n) 校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;

o) 校准结果仅对被校对象有效的声明;

p) 未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

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9复校时间间隔

建议一般不超过1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。

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附录A

标准样板的外形和技术要求

标准样板一般要求厚度均匀，表面无变形、划痕、锈蚀或影响测量结果的其他缺陷。

标准样板的材料一般为45#钢，要求其表面粗糙度不大于Ra0.32μm;当合金补偿系数对测厚仪测量结果有较大影响时，应选用与被测材料同类型号材质的标准样板。标准样板的厚度测量结果的不确定度和均匀性见表A.1。

表A.1 标准样板计量性能要求

项目名称

分辨力

0.0001mm

0.001mm

0.01mm

标准样板

测量结果

不确定度(k=2)

H≤0.6mm

0.2μm

0.3μm

10μm

0.7mm≤H≤3mm

0.03%H

0.05%H

10μm

H>3mm

0.3%H

均匀性

H≤0.6mm

0.2μm

0.3μm

10μm

0.7mm≤H≤3mm

0.03%H

0.05%H

10μm

H>3mm

0.3%H

注：表中H为标准厚度板的实际厚度，mm。

标准样板的具体外形如图A.1所示，也可根据客户要求制成圆形或规则的其他形状。

A.1 标准样板外形图

一般取如图A.1所示分布的五个点的厚度测量值的算数平均值为标准样板的实际厚度值;取各点示值与实际厚度值的最大差值作为标准样板的均匀性。也可根据标准样板的大小和客户要求，选择多于图A.1所示的分布点数测量标准样板的实际厚度值和均匀性。

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附录B

校准原始记录格式示例

测厚仪校准原始记录见表B.1。

表B.1 测厚仪校准原始记录

证书编号：

送校单位名称：

送校单位地址：

仪 器 名 称：

型 号：

生 产 厂 家：

出厂编号：

校准地点：

环境温度：

相对湿度：

校准依据：

校准所用标准器具

名称

测量范围

编号

不确定度/准确度等级/最大允许误差

证书编号

证书

有效期

溯源

机构

一、

校准前检查

放射源和探测器测量窗口是否清洁：是□ 否□

开机运行是否正常： 是□ 否□

二、

校准项目

1、示值误差 单位：mm

标准样板

测厚仪示值

示值误差

测量结果的

不确定度

编号

标准厚度值

1

2

3

平均值

绝对误差

相对误差(%)

2、重复性 单位：mm

标准样板

测厚仪示值

示值重复性

编号

标准厚度值

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

平均值

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表B.1 测厚仪校准原始记录(续)

3、示值漂移

时间/h

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

厚度测量值/mm

时间/h

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

/

厚度测量值/mm

/

示值漂移/mm

4、响应时间

校准结果：

校准员： 核验员： 校准日期： 年 月 日

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附录C

校准证书内页格式

校准证书内页格式见表C.1

表C.1 校准证书内页格式

序号

校准项目

校准结果

1

示值误差/ mm

2

重复性/ mm

3

示值漂移/ mm

4

响应时间/ms

示值误差测量结果的扩展不确定度：U= mm( k=2)

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附录D

轧制在线X 射线测厚仪示值误差测量结果不确定度评定

(示例一)

D.1 测量方法

将测量范围为(1.2～12.7)mm，分辨力为0.001mm 的测厚仪开机预热，使用标准值

为6.0283mm ，U=0. 52μm(k=2)的标准样板测量该测厚仪的示值误差。

D.2 测量模型

Δ=ℎ-H

式中：Δ——测厚仪的示值误差，mm;

ℎ——测厚仪3 次测量示值的平均值，mm;

H——标准样板的实际厚度值，mm。

D.3 方差和灵敏系数

灵敏系数ci 为：c1=

??

?ℎ ̅

=1;c2=

??

??

= -1。

令u1、u2 分别表示h，H 的标准不确定度，则

uc

2= ( ) ( ) 2

2

2

1

2

2 2

2

1 1

2 2

u c u c u u u

H

u

h h H + = + = 











+ 









 

D.4 标准不确定度评定

D.4.1 仪器示值引入的不确定度分量u1

D.4.1.1 由测厚仪的测量重复性引起的不确定度分量u11

测厚仪的测量重复性引起的不确定度可以通过连续测量得到测量列，采用A 类方法

进行评定。

选择标准值为6.0283mm 的标准厚度板，连续测量10 次，得到测量列(单位

mm):6.030，6.031，6.032，6.030，6.029，6.030，6.031，6.028，6.030，6.030。

h = =

10

1

1

i

i h

n

=6.0301mm

单次测量实验标准差： ( ) =

−

−

=

n

i

i h h

n

s

1

2

1

1

=0.00111 mm=1.11μm

实际测量时采用m 次重复测量结果的平均值作为最终结果，当m=3 时，

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12

u11=

?

√?

=

1.11

√3

=0.65μm

D.4.1.2 由测厚仪的分辨力引入的不确定度分量u12

测厚仪读数显示装置的分辨力为0.001 mm，则半宽a=

2

0.001mm

=0.0005 mm，按均

匀分布考虑，u12=

3

a

=0.00029 mm=0.29μm

D.4.1.3 重复性引入的标准不确定度分量u11大于测厚仪分辨力引入的不确定度分量u12时，

可以不考虑分辨力引入的不确定度分量，因此：

u1= u11=0.65μm

D.4.2 由标准厚度板引入的不确定度分量u2

D.4.2.1 由标准厚度板测量结果不确定度引入的不确定度分量u21

标准厚度板的校准证书中给出测量结果的不确定度为U=0.52μm(k=2)，按近似正态

分布考虑，则：

u21=

2

U

=0.26μm

D.4.2.2 校准环境温度变化引入的不确定度分量u22

校准环境温度变化会引起标准厚度板温度变化，从而产生线性膨胀。在校准过程中，

用测温仪对标准厚度板表面温度进行测量为29℃，查得标准厚度板校准证书中给出的实

验室温度为20℃，则温度偏差△t 为9℃，一般碳钢的线膨胀系数α 为13×10-6，则环境温

度偏差所引入的标准板厚度补偿量为：

Δ?=? × ?? × ? =13×10-6×9×6.0283mm=0.70μm

实际测量中，当环境温度偏离20℃较大时，应对标准板进行补偿后使用，这样只考虑

标准板和测厚仪温度差引入的不确定度分量。一般温差为±2℃，则

u22=

2

√3

? × ? =1.15×13×10-6×6.0283mm=0.00031 mm=0.09μm

D.4.2.3 由标准厚度板引入的不确定度分量为:

u2=

2

22

2

21 u + u =0.28μm

D.5 合成标准不确定度

D.5.1 主要标准不确定度

主要标准不确定度汇总见表D.1

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13

表D.1 标准不确定度汇总表

D.5.2 合成标准不确定度计算

输入量ℎ、H 互不相关，所以合成标准不确定度为

uc=

2

2

2

1 u + u =0.71μm

D.6 扩展不确定度的评定

取包含因子k=2，则扩展不确定度为：

U=k uc=1.42μm≈1.5μm

D.7 测量不确定度的报告与表示

测厚仪测量厚度为6.0283mm 的标准厚度板测量结果的不确定度为：

U= 1.5μm，k=2

(示例二)

D.1 测量方法

将测量范围为(0.05～10)mm，分辨力为0.0001mm 的测厚仪开机预热，使用标准值

为1.7435mm ，U=0. 52μm(k=2)的标准样板测量该测厚仪的示值误差。

D.2 测量模型

Δ=ℎ-H

式中：Δ——测厚仪的示值误差，mm;

ℎ——测厚仪3 次测量示值的平均值，mm;

H——标准样板的实际厚度值，mm。

D.3 方差和灵敏系数

灵敏系数ci 为：c1=

??

?ℎ ̅

=1;c2=

??

??

= -1。

令u1、u2 分别表示h，H 的标准不确定度，则

标准不确定

度分量

不确定度来源 标准不确定度分量值 ?(?) 灵敏系数?? |?? | × ?(?)

u11 测量重复性 0.65μm

0.65 1 0.65

u12 分辨力 0.29μm

u21

标准样板厚度值不确定度

分量

0.26μm

0.28 -1 0.28

u22

标准样板和测厚仪间的温

度差

0.09μm

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uc

2= ( ) ( ) 2

2

2

1

2

2 2

2

1 1

2 2

u c u c u u u

H

u

h h H + = + = 











+ 









 

D.4 标准不确定度评定

D.4.1 仪器示值引入的不确定度分量u1

D.4.1.1 由测厚仪的测量重复性引起的不确定度分量u11

测厚仪的测量重复性引起的不确定度可以通过连续测量得到测量列，采用A 类方法

进行评定。

选择标准值为1.7435mm 的标准厚度板，连续测量10 次，得到测量列(单位

mm):

1.7438，1.7434，1.7440，1.7438，1.7436，1.7436，1.7440，1.7435，1.7436，1.7438。

h = =

10

1

1

i

i h

n

=1.7437mm

单次测量实验标准差： ( ) =

−

−

=

n

i

i h h

n

s

1

2

1

1

=0.00111 mm=0.2μm

实际测量时采用m 次重复测量结果的平均值作为最终结果，当m=3 时，

u11=

?

√?

=

0.2

√3

=0.12μm

D.4.1.2 由测厚仪的分辨力引入的不确定度分量u12

测厚仪读数显示装置的分辨力为0.0001 mm，则半宽a=

0.0001??

2

=0.00005 mm，按均匀

分布考虑，u12=

3

a

=0.000029 mm=0.029μm

D.4.1.3 重复性引入的标准不确定度分量u11大于测厚仪分辨力引入的不确定度分量u12时，

可以不考虑分辨力引入的不确定度分量，因此：

u1= u11=0.12μm

D.4.2 由标准厚度板引入的不确定度分量u2

D.4.2.1 由标准厚度板测量结果不确定度引入的不确定度分量u21

标准厚度板的校准证书中给出测量结果的不确定度为U=0.52μm(k=2)，按近似正态分

布考虑，则：

u21=

2

U

=0.26μm

D.4.2.2 校准环境温度变化引入的不确定度分量u22

校准环境温度变化会引起标准厚度板温度变化，从而产生线性膨胀。在校准过程中，

用测温仪对标准厚度板表面温度进行测量为29℃，查得标准厚度板校准证书中给出的实

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15

验室温度为20℃，则温度偏差△t 为9℃，一般碳钢的线膨胀系数α 为13×10-6，则环境温

度偏差所引入的标准厚度补偿量为：

Δ?=? × ?? × ? =13×10-6×9×1.7435mm=0.20μm

实际测量中，当环境温度偏离20℃较大时，应对标准板进行补偿后使用，这样只考虑

标准板和测厚仪温度差引入的不确定度分量。一般温差为±2℃，服从均匀分布，区间半宽

a=2℃，? = √3，则温度差引入的不确定度分量为

u22=

2

√3

? × ? =1.15×13×10-6×1.7435mm =0.026μm

D.4.2.3 由标准厚度板引入的不确定度分量为:

u2= 2

22

2

21 u + u =0.26μm

D.5 合成标准不确定度

D.5.1 主要标准不确定度

主要标准不确定度汇总见表D.1

表D.1 标准不确定度汇总表

D.5.2 合成标准不确定度计算

输入量ℎ、H 互不相关，所以合成标准不确定度为

uc=

2

2

2

1 u + u =0.286μm

D.6 扩展不确定度的评定

取包含因子k=2，则扩展不确定度为：

U=k uc=0.57μm≈0.6μm

D.7 测量不确定度的报告与表示

测厚仪测量厚度为1.7345mm 的标准厚度板测量结果的不确定度为：

U= 0.6μm，k=2

标准不确定

度分量

不确定度来源 标准不确定度分量值 ?(?) 灵敏系数?? |?? | × ?(?)

u11 测量重复性 0.12μm

0.12 1 0.12

u12 分辨力 0.029μm

u21

标准样板厚度值不确定度

分量

0.26μm

0.26 -1 0.26

u22

标准样板和测厚仪间的温

度差

0.026μm