鋼板厚度測(cè)量系統(tǒng).doc

《鋼板厚度測(cè)量系統(tǒng).doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、長(zhǎng)沙理工大學(xué)鋼板厚度測(cè)量系統(tǒng)學(xué)院：汽車與機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)：車輛1102學(xué)號(hào)：201169030201姓名：侯健鋼板厚度測(cè)量系統(tǒng)一、測(cè)量對(duì)象說(shuō)明本測(cè)量系統(tǒng)對(duì)象是普通鋼板，但為保持測(cè)量靈敏度要求其厚度大于0.1mm，被測(cè)面應(yīng)光潔、不應(yīng)有洞眼、刻痕等，長(zhǎng)度50mm、寬度30mm、厚度在0~16mm間。二、測(cè)量原理框圖三、測(cè)量原理與方法說(shuō)明1.測(cè)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(chǎng),由于集膚效應(yīng),高頻磁場(chǎng)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(huì)產(chǎn)生交變磁通Ф2反過(guò)作有于線圈,使得線圈中的磁通

2、Ф1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(shì)。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(lái)測(cè)量位移x的變化。圖2為渦流效應(yīng)等效電路。R1為線圈電阻;L1為線圈電感;R2為短路電阻;L2為短路環(huán)電感;U1為激勵(lì)電壓;M為線圈與短路環(huán)間的互感?；芈贩匠?受渦流影響后線圈的等效阻抗為:線圈阻抗只與L1、L2、M有關(guān),而L1、L2、M都與x有關(guān),即Z=f(x),因此,如固定傳感器的位置,當(dāng)間距x發(fā)生變化時(shí),Z就發(fā)生變化,從而達(dá)到以傳感器阻抗變化值來(lái)檢測(cè)被測(cè)金屬位移量的值。傳感器阻抗變化還需進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電

3、信號(hào)以便進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通常的測(cè)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,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(cè)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(cè)量電路。2、測(cè)量方法說(shuō)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(cè)鋼板置于中間,分別測(cè)量上、下檢測(cè)器對(duì)鋼板間距,相對(duì)固定的2路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼板的厚度測(cè)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(cè)量值。則被

4、測(cè)鋼板的厚度h為D-(x1+x2)。測(cè)量值不受鋼板移動(dòng)的過(guò)程中上下波動(dòng)及帶材不夠平整的影響。四、傳感器的選型擬采用上海傳振電子科技有限公司的型號(hào)為CZ--600傳感器。1、內(nèi)部系統(tǒng)圖2、技術(shù)參數(shù)供電范圍1、+18Vdc～+30Vdc（輸出信號(hào)：4～20mA；1～5V；1～10V）2、-24Vdc（-2～-18V）注：不同的輸出方式，供電不同測(cè)量量程動(dòng)態(tài)測(cè)量（軸振動(dòng)位移量）：0-800um；靜態(tài)測(cè)量（軸向位移）：0～16mm輸出信號(hào)4～20mA、1～5V、1～10V、-2～-18V（可選）分辨力0.001mm線性誤差量程:<12mm誤差<1%；量程

5、>13mm誤差<1.5%輸出方式三線制（電源、信號(hào)輸出、公共端）輸出負(fù)載電壓輸出：輸出阻抗<51Ω；電流輸出：負(fù)載電阻<500Ω頻率響應(yīng)0～5KHz(0.5dB)功耗<10mA(不包括變送輸出的電流)系統(tǒng)溫漂0.1%/℃適用溫度范圍前置器-30℃～+70℃；探頭-40℃～+150℃；電纜-40℃～+150℃電纜總長(zhǎng)5ｍ或9ｍ延伸電纜長(zhǎng)度4ｍ、4.5ｍ、8ｍ、8.5ｍ探頭電纜長(zhǎng)度1ｍ、0.5ｍ3、安裝說(shuō)明（1）被測(cè)體要求：被測(cè)體材料對(duì)傳感器特性影響，以2mm對(duì)應(yīng)-2～-18V為例（如下圖）（2）.被測(cè)體為為圓軸且其軸心線與探頭軸心線正交時(shí)，要求被測(cè)

6、體直徑大于探頭直徑3倍以上，否則傳感器靈敏度會(huì)降低。(3).被測(cè)體厚度影響傳感器靈敏度。鋼等導(dǎo)磁性好的金屬材料要求其厚度大于0.1mm，鋁等導(dǎo)磁性好的金屬材料要求其厚度大于0.6mm.(4).被測(cè)面應(yīng)光潔、不應(yīng)有洞眼、刻痕等，轉(zhuǎn)速、鑒相測(cè)量可在被測(cè)面裝凸臺(tái)或開(kāi)凹槽，位移測(cè)量一般要求被測(cè)面表面粗糙程度不超過(guò)0.8～1.6um,軸的徑向振動(dòng)測(cè)量一般要求被測(cè)面表面粗糙程度不超過(guò)0.4～0.8um。(5).兩個(gè)探頭的安裝距離不能太近，否則兩探頭之間會(huì)通過(guò)電磁場(chǎng)互相干擾(如圖2-6所示)，在輸出信號(hào)上迭加兩探頭的差頻信號(hào)，造成測(cè)量結(jié)果的失真，這種情況稱之為

7、相鄰干擾。排除相鄰干擾有關(guān)的因素：被測(cè)體的形狀，探頭的頭部直徑以及安裝方式。通常情況下探頭之間的最小距離見(jiàn)下表2-2與圖2-6。本系統(tǒng)的選型探頭選型為CZ600T-A01-B040-C08-D10-E01規(guī)格為Φ8mm，正裝，有螺紋，系統(tǒng)電纜總長(zhǎng)9M,電纜長(zhǎng)度1M，殼體長(zhǎng)度40mm,有鎧裝。延伸電纜選型CZ600L-A40-B01電纜長(zhǎng)度4M，有鎧裝。前置器選型CZ600-A00-B02供電電壓為+24V，輸出信號(hào)為1V～5V。五、各原理框圖的功能1.電橋電橋是一種電阻、電感電容等參數(shù)變化轉(zhuǎn)換位電壓或電流變化的測(cè)量電路。電橋輸出一般需先做放大，然

8、后再做后續(xù)處理。但有時(shí)也可用指示儀表直接測(cè)量。電橋電路電橋法是將傳感器線圈的阻抗變化轉(zhuǎn)化為或電流的變化。圖是電橋法的電原理圖，圖中線圈A