磁栅传感器在板材厚度在线测量中的应用

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1、磁栅传感器在板材厚度在线测量中的应用XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX摘要:板材质量的卞要衡量指标之••就是板材厚度精度。在工业生产中，精度的髙低直接影响肴产品的质量，以及企业的经济效益。随若计算机技术以及自动控制理论的快速发展，基丁•在线检测的板厚测控技术己经得到了越來越多的科研人员和企业的关注。板带厚度精度关系到金属的节约、构件的秉量以及强度等使用性能，为了获得商精度的产品厚度，厚度控制系统必须具有髙精度的控制系统支持，0前常用的测量没备是栅式测量系统。磁栅传感器具宥精度可靠、稍度稳定性很好、对使用坏境的要求低、使用寿命长、调整方便等优点。在

2、机械加工领域使用磁栅传感器，一般都与在线测量相结合使用。关键字:在线测呈；板材厚度；磁栅传感器1引言近儿年板材行业的生产技术和装备得到了飞速发展，尤其是钢铁行业已经成为世界上产量最多的国家之一。但是我国目前冶金生产的技术水平与国际先进水平相比还有相当大的差距，一些高精尖的设备与轧制技术还依赖于引进，轧制产品的一些主要技术指标（如尺寸精度、形状、组织性能等）与国际先进水平相比仍有较大的距离。尤其作为在线检测仪表与国际差距较大。这些仪表目前需要大量引进。作为板带产品重要技术指标的厚度在线检测一直没有得到很好的解决，厚度在线检测成为急需解决的问题。本文主要介绍磁

3、栅传感器的工作原理，进而说明其在在线测董系统的应用。2确定测量方法工业测厚仪按照形式共分为接触式、非接触式两大类。板材生产过程中厚度误差关系到板材质量，多数板材生产线都有一个特定的环节实现厚度测量。多数测量采用的是超声厚度测量或激光三角法测量。（一）超声厚度测量属于非接触式测量。超声波测量根裾超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面吋，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间來确定被测材料的厚度。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理测量。按此原理设计的测厚仪可对各种板材和各种

4、加工零件做精确测fi,也可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。但超声波测厚仪示值受到很多因素的影响。用于板材测控系统工作环境温度较高，同时被测板材为复合板材，这对超声波特性产生较大影响，故系统没有采用该测董方法。（二）激光三角法测量激光三角法是一种成像法，测量精度很高，测量重复性好，可达10um左右。该方法的特点高精度、测量点小、适用范围广，不受被测材料的限制，对大多数不透明的物体都可以适用，近年来该方法用于测量位移、厚度，在国内受到广泛的重视。但是激光

5、三角法测量成本太高，多用于高精尖的测量场合；且在对板材进行轧制的过程中会产生局部跳动，由于受到激光三角测量法测量范围的限制，不宜采川这种测量方法。考虑到接触式测量有测量可靠的优点，项目采用接触式测量方式。同时考虑到测量过程屮由于材料张力的影响，板材将有强烈的跳动，为了避免这一跳动对测量精度的影响，要求传感器具有较好的频响特性和较大的示值范围。3磁栅式传感器原理传感器是一种在一定的精确度下把测量量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。传感器一般包括敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分，其精度决定了系统的测量精度，同时考录到系统工作环境

6、温度较高，需要引入温度测量环节对测S:位賈的温度进行测盤，为温度误差修正提供必要手段。由于生产的需要，对工件的加工精度有了更高的要求，我们把磁栅传感器和在线测量结合在一起，提高生产的工作效率，降低废品率。本论文采用接触式测量方案，我们选择SONY公司的DG10-BPM型磁栅式位移传感器。其精度为2pn,符合生产要求的位移传感器的测量精度为±lpm。磁栅式位移传感器主要由磁栅（简称磁尺）和磁头两部分纟JI成。磁栅上刻有等间距的磁信号，它是利用磁带录音的原理将等节距的周期变化的信号（正弦波或者矩形波）用录磁的方法记录在磁性尺子或者圆盘上而制成的。磁栅位移传感器

7、工作时，磁头相对于磁栅有一定的相对位置，通过读取磁栅的输入输出感应电动势相位差即可把磁栅上的磁信号读出来，这样就把被测位移转换成电信号。图1磁栅传感器示意图1-磁栅基体2-磁性薄膜3.1磁栅3.1.1磁栅的结构磁栅基体是用不导磁的材料做成的。在尺基的上面镀一层均匀的磁性薄膜，然后录上一定波长的磁信号而制成的。磁信号的波长（周期）又称节距，用/f表示。要求录磁信号幅度均匀，幅度变化应小于10%,节距均匀。R前长磁栅常用的节距一般为0.05mm和0.02mm两种，圆磁栅的角节距一般为儿分到儿时分。磁栅基体要有良好的加工性能和电镀性能，其线膨胀系数应与被测件接近

8、，基体也常用钢制作，然后用镀铜的方法解决隔磁问题。3.1.2磁栅的