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1、长沙理工大学钢板厚度测量系统学院：汽车与机械工程学院班级：车辆1102学号：201169030201姓名：侯健钢板厚度测量系统一、测量对象说明本测量系统对象是普通钢板，但为保持测量灵敏度要求其厚度大于0.1mm，被测面应光洁、不应有洞眼、刻痕等，长度50mm、宽度30mm、厚度在0~16mm间。二、测量原理框图三、测量原理与方法说明1.测量原理如图1所示,在金属板一侧的电感线圈中通以高频激励电流I1时,线圈将产生高频磁场,由于集肤效应,高频磁场作用于金属板表面薄层,并在这薄层中产生涡流。涡流I2又会产生交变磁通Ф2反过作有于线圈,使得线圈中的磁通
2、Ф1发生变化而引起自感量变化,在线圈中产生感应电势。电感的变化随涡流而变,而涡流又随线圈与金属板间距x而变化,因此可以用高频反射式涡流传感器来测量位移x的变化。图2为涡流效应等效电路。R1为线圈电阻;L1为线圈电感;R2为短路电阻;L2为短路环电感;U1为激励电压;M为线圈与短路环间的互感。回路方程:受涡流影响后线圈的等效阻抗为:线圈阻抗只与L1、L2、M有关,而L1、L2、M都与x有关,即Z=f(x),因此,如固定传感器的位置,当间距x发生变化时,Z就发生变化,从而达到以传感器阻抗变化值来检测被测金属位移量的值。传感器阻抗变化还需进一步转化为电
3、信号以便进入数据采集系统。通常的测量方法式采取阻抗变换电路:电涡流传感器探头内线圈,与其它固定阻抗组成原始平衡电桥,随着钢板厚度的变化,探头线圈阻抗值随之变化,这样就破坏了电桥的原始平衡,失衡电桥的桥路输出电压值可反映被测钢板厚度值。除电桥法外,还有高精度的谐振调幅、调频等测量电路。2、测量方法说明利用高频反射式涡流传感器的原理,采用上下2路涡流传感器,被测钢板置于中间,分别测量上、下检测器对钢板间距,相对固定的2路可以实现对钢板的厚度测量,原理如图3。D为2传感器的间距,h为钢板的厚度,x1、x2为钢板到传感器探头的距离,即传感器的测量值。则被
4、测钢板的厚度h为D-(x1+x2)。测量值不受钢板移动的过程中上下波动及带材不够平整的影响。四、传感器的选型拟采用上海传振电子科技有限公司的型号为CZ--600传感器。1、内部系统图2、技术参数供电范围1、+18Vdc～+30Vdc（输出信号：4～20mA；1～5V；1～10V）2、-24Vdc（-2～-18V）注：不同的输出方式，供电不同测量量程动态测量（轴振动位移量）：0-800um；静态测量（轴向位移）：0～16mm输出信号4～20mA、1～5V、1～10V、-2～-18V（可选）分辨力0.001mm线性误差量程:<12mm误差<1%；量程
5、>13mm误差<1.5%输出方式三线制（电源、信号输出、公共端）输出负载电压输出：输出阻抗<51Ω；电流输出：负载电阻<500Ω频率响应0～5KHz(0.5dB)功耗<10mA(不包括变送输出的电流)系统温漂0.1%/℃适用温度范围前置器-30℃～+70℃；探头-40℃～+150℃；电缆-40℃～+150℃电缆总长5ｍ或9ｍ延伸电缆长度4ｍ、4.5ｍ、8ｍ、8.5ｍ探头电缆长度1ｍ、0.5ｍ3、安装说明（1）被测体要求：被测体材料对传感器特性影响，以2mm对应-2～-18V为例（如下图）（2）.被测体为为圆轴且其轴心线与探头轴心线正交时，要求被测
6、体直径大于探头直径3倍以上，否则传感器灵敏度会降低。(3).被测体厚度影响传感器灵敏度。钢等导磁性好的金属材料要求其厚度大于0.1mm，铝等导磁性好的金属材料要求其厚度大于0.6mm.(4).被测面应光洁、不应有洞眼、刻痕等，转速、鉴相测量可在被测面装凸台或开凹槽，位移测量一般要求被测面表面粗糙程度不超过0.8～1.6um,轴的径向振动测量一般要求被测面表面粗糙程度不超过0.4～0.8um。(5).两个探头的安装距离不能太近，否则两探头之间会通过电磁场互相干扰(如图2-6所示)，在输出信号上迭加两探头的差频信号，造成测量结果的失真，这种情况称之为
7、相邻干扰。排除相邻干扰有关的因素：被测体的形状，探头的头部直径以及安装方式。通常情况下探头之间的最小距离见下表2-2与图2-6。本系统的选型探头选型为CZ600T-A01-B040-C08-D10-E01规格为Φ8mm，正装，有螺纹，系统电缆总长9M,电缆长度1M，壳体长度40mm,有铠装。延伸电缆选型CZ600L-A40-B01电缆长度4M，有铠装。前置器选型CZ600-A00-B02供电电压为+24V，输出信号为1V～5V。五、各原理框图的功能1.电桥电桥是一种电阻、电感电容等参数变化转换位电压或电流变化的测量电路。电桥输出一般需先做放大，然
8、后再做后续处理。但有时也可用指示仪表直接测量。电桥电路电桥法是将传感器线圈的阻抗变化转化为或电流的变化。图是电桥法的电原理图，图中线圈A
