[其他]非接触式冷轧带钢板形检测仪

说明书

本发明是压力加工工艺过程中的检测仪。

板形检测仪目前世界上一些国家正在研究中，国内外一些较现代的轧机都没有装上板形检测仪。生产中还是靠工人手执大木棒敲击带钢两侧边，作为判断板带钢是否有板形缺陷的手段。已有一种板形检测仪曾在轧机上试用过。例如金属文摘22-0848中报导过一种平直度测量装置，它是由多个圆环组装在一起的导向辊作为检测元件，环里装有压力传感器，利用各个环受力大小不同来判断带钢宽度上出现的平直度缺陷。金属文献93-0258中报导过另一种平直度测量装置，它是组合弯曲辊，利用弯曲辊的位移与带钢宽度上的张力函数关系，可以决定带钢的不平直度。上述两种平直度测量装置都属于接触式，检测过程中必须保证带钢与导向辊或弯曲辊紧密接触。它们具有共同性的问题，即接触辊结构复杂，加工精度要求高，信号需要滑环才能引出，而滑环的接触不良会导致测量结果出现误差;安装时和测量辊出现故障时都会影响轧机的正常作业;导向辊无凸度，对带钢跑偏不能自动加以纠正。

美国专利4309902中叙述过一种非接触式的带钢平直度测量装置。它是通过检测轧制过程中金属板带与安装在其表面附近的检测器之间的相对距离的变化，然后通过一套复杂的模拟器件求得振动幅度与振动进行的速度或频率的比值，来确定带钢的平直度的缺陷。用此种方法检测带钢平直度，由于被检测信号弱，易受干扰，从而影响测量精度，且仪器本身较复杂，调整困难，成本高，通用性差。

本发明目的在于提供一种非接触式，测量精度高，能够在线快速检测的板形检测仪。

本发明检测带钢板形缺陷的基本原理是基于带钢出现板形缺陷时带钢宽度方向上的张力分布也不均匀，平直部分张力大，起浪部分张力小。于是，通过检测带钢宽度方向上的张力分布即可检测出带钢板形不良的情况。

本发明的组成如图一所示，包括一个不与带钢相接触的激振器〔1〕，若干个测振传感器〔2〕、板形测量数字处理系统〔3〕。

非接触式激振器如图2所示，为电磁式激振器，是一“E”字形铁芯，由硅钢片叠成，其间绕有线圈。它安装于带钢下部的固定架上，与带钢下表面保持一定距离。固定架上装有手动调节装置，可根据实际需要随时调节激振器〔1〕与带钢间的距离。该电磁激振器用来加强被测振动信号。激振器〔1〕接通电源时，铁芯内产生电磁力吸动钢板，断开电源电磁力消失，带钢就产生自由衰减振荡。激振器电源由电气线路控制，使其按一定的周期定时接通电源和断开电源，使带钢不断产生固定周期性的机械振动。

测振传感器〔2〕属于电动力式类型，它把带钢的机械振动信号转变为电量，其原理是利用线圈和永久磁钢的相对运动，切割磁力线，产生与振动速度成正比的电信号。测振传感器〔2〕安装在带钢下面沿宽度方向等距离布置，它离开带钢下表面的距离也可以任意调节。

板形测量数字处理系统〔3〕是本仪器的主体部分，其内装有：激振器电源及其电气线路、振动检测、微处理机系统及接口、频谱分析模块、板形信息处理模块、板形缺陷显示等六部分。其工作过程如图3所示。激振器电源〔14〕为一般可控硅整流电路，由电气线路定时控制可控硅接通和关闭，保证激振器有固定的工作周期。振动检测〔4〕是多通道高灵敏度的测振装置，它可以同时接收多个传感器送来的振动信号，并经过二次仪表放大、微分、积分运算，便可测得振动信号，最后将信号多路输出。微处理机系统可采用用户内存不小于20K的单板机或微型机，它应带有高速A/D转换装置〔5〕及接口，并装有本发明专门研制的频谱分析模块〔6〕、〔7〕、〔8〕、〔9〕、〔10〕和板形信息处理模块〔11〕、〔12〕、〔13〕。该微处理机系统主要用于信息高速采集和数据处理。由键盘可以选择通道数，采样周期，频谱分析精度。微处理机系统输出信号送显示器显示，也可以由打印机打印出带钢数据，轧制工艺条件，以及板形缺陷等有关数据。

频谱分析模块是微处理机的指挥系统，它包括以下几部分：①把模数转换来的数字信号进行滤波处理〔6〕，去除干扰信号;②通过数据窗函数〔7〕对瞬态激振的响应信号进行截断;③进行快速付里叶（FFT）计算〔8〕;④对FFT计算结果进行三点平滑处理〔9〕;⑤采用功率谱法〔10〕进行带钢固有频率计算。

板形信息处理模块主要完成带钢固有频率和张力的转换，带钢张力分布和板形参数的转换，它包括以下几部分：①基准频率计算〔13〕;②带钢宽度方向所测各点的固有频率与基准频率的差值计算〔11〕，带钢张力分布计算及带钢板形参数计算〔12〕;③最后将所得结果送显示器显示。