冷軋鋼板厚度在線測量

1、冷軋鋼板的在線測厚 一、 高頻反射式渦流測厚1、測量原理框圖、測量原理框圖 為了克服帶材不夠平整或運(yùn)行過程中上下波動(dòng)的影響, 在帶材的上、下兩側(cè)對稱地設(shè)置了兩個(gè)特性完全相同的渦流傳感器S1、S2 。 S1、 S2與被測帶材表面之間的距離分別為x1和x2。 若帶材厚度不變, 則被測帶材上、 下表面之間的距離總有x1+x2=常數(shù)的關(guān)系存在。兩傳感器的輸出電壓之和為 2Uo數(shù)值不變。 如果被測帶材厚度改變量為, 則兩傳感器與帶材之間的距離也改變了一個(gè), 兩傳感器輸出電壓此時(shí)為2Uo+U。U經(jīng)放大器放大后, 通過指示儀表電路即可指示出帶材的厚度變化值。帶材厚度給定值與偏差指示值的代數(shù)和原理圖就是被測帶

2、材的厚度2、測量原理與方法說明、測量原理與方法說明 （1）.測量原理 如圖1所示,在金屬板一側(cè)的電感線圈中通以高頻激勵(lì)電流I1時(shí),線圈將產(chǎn)生高頻磁場,由于集膚效應(yīng),高頻磁場作用于金屬板表面薄層,并在這薄層中產(chǎn)生渦流。渦流I2又會產(chǎn)生交變磁通2反過作有于線圈,使得線圈中的磁通1發(fā)生變化而引起自感量變化,在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。電感的變化隨渦流而變,而渦流又隨線圈與金屬板間距x而變化,因此可以用高頻反射式渦流傳感器來測量位移x的變化。 傳感器阻抗變化還需進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電信號以便進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通常的測量方法式采取阻抗變換電路:電渦流傳感器探頭內(nèi)線圈,與其它固定阻抗組成原始平衡電橋,隨著鋼板厚度的變化

3、,探頭線圈阻抗值隨之變化,這樣就破壞了電橋的原始平衡,失衡電橋的橋路輸出電壓值可反映被測鋼板厚度值。除電橋法外,還有高精度的諧振調(diào)幅、調(diào)頻等測量電路。 （2）測量方法說明 利用高頻反射式渦流傳感器的原理,采用上下2路渦流傳感器,被 測鋼板置于中間,分別測量上、下檢測器對鋼板間距,相對固定的2路可以實(shí)現(xiàn)對鋼板的厚度測量,原理如圖3。D為2傳感器的間距,h為鋼板的厚度,x1、x2為鋼板到傳感器探頭的距離,即傳感器的測量值。 則被測鋼板的厚度h為D-(x1+x2)。測量值不受鋼板移動(dòng)的過程中上下波動(dòng)及帶材不夠平整的影響。 X射線測厚儀原理:是根據(jù)X射線穿透被測物時(shí)的強(qiáng)度衰減來進(jìn)行轉(zhuǎn)換測量厚度的，即測

4、量被測鋼板所吸收的X射線量，根據(jù)該X射線的能量值，確定被測件的厚度。由X射線探測頭將接收到的信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過前置放大器放大，再由專用測厚儀操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為顯示給人們以直觀的實(shí)際厚度信號。 X射線源輻射強(qiáng)度的大小，與X射線管的發(fā)射強(qiáng)度和被測鋼板所吸收的X射線強(qiáng)度相關(guān)。一個(gè)在系統(tǒng)量程范圍內(nèi)的給定厚度，為了確定其所需的X射線能量值，可利用M215型X射線檢測儀進(jìn)行校準(zhǔn)。在檢測任一特殊厚度時(shí)，系統(tǒng)將設(shè)定X射線的能量值，使檢測能夠順利完成。 在厚度一定的情況下，X射線的能量值為常量。當(dāng)安全快門打開，X射線將從X射線源和探頭之間的被測鋼板中通過，被測鋼板將一部分能量吸收，剩余的X射線被位于X射線源正上

5、方的探頭接收，探頭將所接收的X射線轉(zhuǎn)換為與之大小相關(guān)的輸出電壓。如果改變被測鋼板的厚度，則所吸收的X射線量也將改變，這將使探頭所接收的X射線量發(fā)生變化，檢測信號也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。二、X 射線測量厚度 1 測量原理與裝置 利用 X 射線測量金屬材料厚度是一種無損測量方法, X 射線是波長介于 10- 5 10- 11mm 之間的電磁波, 當(dāng) X 射線穿過金屬物質(zhì)后會使強(qiáng)度衰減, 其射線強(qiáng)度的衰減規(guī)律, 用下式表示: I = I0e-ud 式中, I0 為 X 射線的入射射線強(qiáng)度; I 為 X 射線穿 過被測金屬材料后的射線強(qiáng)度; u 為衰減系數(shù); d為被測金屬材料的厚度。其測量系統(tǒng)如圖 1

6、所示。圖1 電容測厚儀電路原理框圖 工作電路圖說明： 電容測厚傳感器的測量原理框圖如圖所示。音頻信號發(fā)生器產(chǎn)生的音頻信號，接入變壓器T的原邊線圈，變壓器副邊的兩個(gè)線圈作為測量電橋的兩臂，電橋的另外兩橋臂由標(biāo)準(zhǔn)電容C0和帶材與極板形成的被測電容Cx(Cx=C1+C2)組成。 電橋的輸出電壓經(jīng)放大器放大后整流為直流，再經(jīng)差動(dòng)放大， 即可用指示電表指示出帶材厚度的變化。 三、電容測厚 電容測厚儀用于測量金屬板材在軋制過程中的厚度變化，C1,C2放在板材兩邊，板材是電容的動(dòng)極板，總電容為C1+C2，作為一個(gè)橋臂。 如果板材只是上下波動(dòng)，電容的增量一個(gè)增加一個(gè)減少，總的電容量Cx=C1+C2不變；如果板

7、材的厚度變化使電容Cx變化，電橋?qū)⒃撔盘栕兓敵鰹殡妷海?jīng)放大器、整流電路的直流信號送出處理顯示，顯示為厚度變化。 圖2所示為測厚原理，由于被測物3是非絕緣體，特別是在線測量時(shí)，由于工件加工中存在振幅為 的振動(dòng)，所以采用差動(dòng)測量的方法，使其表面分別與傳感器1、2構(gòu)成電容器，由此形成對其厚度變化量 的實(shí)時(shí)監(jiān)測，即當(dāng)給定傳感器2的相對位置和板材初始厚度h時(shí)，板材厚度變化 ，則有 至此，輸出信號通過放大、整流、差放電路和指示儀表即可顯板材的厚度圖2 測厚原理示意圖傳感器引起電壓的變化為： 四、激光測厚 用一束激光照射到被測物面上，由物體表面散射光成像，通過光電傳感器CCD（電荷耦合器件）將像信號轉(zhuǎn)換為電信號測出其像點(diǎn)位置。物面移動(dòng)時(shí)，因像點(diǎn)相應(yīng)移動(dòng)，由此即可求出位移量。在檢測過程中，用激光上下表面雙三角法，準(zhǔn)確地測量運(yùn)動(dòng)物體的厚度。 激光測厚儀是由激光器、成像物鏡、信號處理機(jī)和光電位敏接收器來顯示測量結(jié)果的，在測量的過程中，激光束會在被測量的物體的表面形成一個(gè)光斑，然后成像物鏡會將光斑成像到光敏接收器的光敏上，然后產(chǎn)生電信號。此時(shí)，如果被測物體移動(dòng)了，表面上光斑的位置發(fā)生了變化，成像點(diǎn)在光敏器件上的位置也會發(fā)生一定的變化1 測量原理測量原理圖中,do和di分別為參考點(diǎn)處的物距和像距；是散射光接收角；是成像角；x是物