[发明专利]一种提高冷轧纠偏检测精度的电感检测装置

说明书

技术领域

本发明属于电磁机械一体化的测量技术领域，具体涉及一种用于冷轧生产线上纠偏控制系统中的电感检测装置及方法。

背景技术

在冷轧带材的连续生产线(含后续处理线)中，随着工艺设备的改进，机组速度逐渐的提高(现在有的已达到41.7m/s)，加工的带材趋向又薄又宽，为适应带材快速连续生产，带材活套的存储量越来越长，加上辊子的制造精度和使用后的磨损以及带材板形不好(如边浪、镰刀弯、焊接偏移等)等各种因素的影响，往往会出现带材跑偏的现象。带材跑偏不仅使带材无法卷齐，而且会使带材表面出现划伤，带材边缘碰撞折边，甚至会造成带材断带和设备损坏等生产事故。为了提高带材质量、降低成本，以满足市场对优质带材的需求，纠偏控制系统已成为冷轧生产线上不可缺少的设备。它广泛应用于冷轧生产线如退火线、酸洗线、镀锌线、平整线、重卷线等领域。

纠偏控制系统根据带材位置检测原理不同，可以分为光电式、电容式、电感式、CCD摄像式等几种检测方式。其中光电式和电感式已经成为纠偏控制系统的首选检测方式。现在常用的光电式纠偏控制系统具有能够克服光源老化和污染、不受外界光的干扰、测量精度高、测量高度范围大等优点。由于需要调节光路及受现场环境的影响，安装和维护比较麻烦。电感式纠偏控制系统可以适用于恶劣环境中，不受传感器上由于堆积污染而引起的绝缘阻抗变化的影响；不受静电场干扰的影响；不受化学和带材轧制处理中所产生的水、蒸汽等的影响；不受炉子环境所产生的气化金属雾气等的影响，可以应用于导磁性带材生产线中的任一需要纠偏的位置，且一旦安装调试后不需要人工维护，使用寿命长，但是使用有局限性，只能用于强磁性带材生产，测量精度不高。由于自身的缺点，在很大程度上限制了其在冷轧或其它领域的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种提高冷轧纠偏检测精度的电感检测装置，通过采用500kHz正弦波交流电源、6层电路板耦合的平面线圈、精密的信号处理电路及安装方便的框架结构。不仅提高了电感检测装置在纠偏控制系统的检测精度，而且其可以应用在弱磁性带材生产线，采用框架结构使其安装和检修极其简单。

一种提高冷轧纠偏检测精度的电感检测装置，包括500kHz正弦波交流电源、发射线圈A、接收线圈A、发射线圈B、接收线圈B、信号处理电路、直流电源及电感检测装置框架。电感检测装置框架采用闭合的矩形框架结构；发射线圈A和发射线圈B中心对称左右放置在电感检测框架的下支架空间里，接收线圈A和接收线圈B中心对称左右放置在电感检测框架的上支架空间里；500kHz正弦波交流电源、直流电源和信号处理电路放置在电感中继箱中，电感中继箱安装在电感检测框架的左侧或右侧(根据现场情况，安装在轧线的操作侧)竖支架上。

500kHz正弦波交流电源参见我单位先前研制的一种中小功率高精度高频正弦波交流电源(专利号为ZL:201210279303.2)。直流电源为500kHz正弦波交流电源中的控制电路和信号处理电路提供电源。

发射线圈A、接收线圈A、发射线圈B和接收线圈B采用同规格的无芯PCB平面线圈，PCB平面线圈为矩形结构，长度为轧线带材最大宽度与最小宽度的差值的一半加上100mm，宽度与长度的比例为4:5。为了提高检测精度和应用于弱磁轧线上，PCB平面线圈采用标准CMOS工艺中的6层电路板叠加来实现电感元件，其中最上层、最下层及中间第1、2、3层绘制螺旋式电感矩形线圈并且上下串接，中间第4层用作中间的接头接出引线。电感线圈的线间距d＝60mil，线宽h＝40mil，为了减少集肤效应，铜线敷铜厚度为100μm。

当发射线圈通过500kHz正弦波交流电源时，在发射线圈的周围产生一个交变磁场，则在接收线圈中产生感应电动势ε₀，该感应电动势送入信号处理电路进行处理。信号处理电路将该电信号经隔离变压器、仪表放大电路、精密整流电路、四阶Sallen-Key拓扑的贝塞尔低通滤波电路和信号调理电路后得到稳定的直流信号，送入纠偏系统的控制器进行处理。

电感检测装置框架为闭合的矩形框架结构，带材从电感检测装置的中间穿过。为了现场安装及检修方便，电感检测装置采用插接结构，包括左右两个竖支架及2个横支架，每个竖支架上有2个燕尾槽的孔，而2个横支架的两端有燕尾槽的凸粒，通过燕尾槽的孔和凸粒的配合，构成了闭合的矩形框架结构。本发明的优点在于：