Устройство для контроля распределения натяжения по ширине прокатываемой полосы

 

Изобретение относится к средствам контроля технологических параметров прокатного производства, в частности к устройствам слежения за формой прокатываемой полосы из ферромагнитного материала путем контроля распределения натяжения по ее ширине . Цель изобретения - повышение достоверности контроля путем уменьшения влияния магнитных полей рассеяния соседних датчиков в воздушном зазоре и взаимодействия магнитных полей в контролируемой полосе. Существо изобретения заключается в том, что поперек прокатываемой полосы расположено несколько бесконтактных магнитоанизотронных экранированных датчиков механических напряжений переменного тока. Уменьшение влияния магнитных полей достигается за счет того, что все датчики разделены не менее чем на две группы с чередованием датчиков различных групп, причем каждьй второй Датчик рдной группы развернут относительно предыдущего датчика той же группы на угол 90°. Первичные катушки каждой группы датчиков подсоединены к соответствующему источнику переменного тока с различйЬ1ми частотами. Вторичные катушки датчиков через фильтры подсоединены к измерительному блоку. 3 ил. с го со -vj QD СЛ 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 B 21 В 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм иэОБРетений и ОткРытий (21) 3958314/22-02 (22) 10.07.85 (46) 23.03.87. Бюл, В 11 (71) Производственное объединение

"Уралмаш" (72) Л, Б. Петухов, А. В, Кузьмин, В. П. Тихонов, Е. Г. Зиновьев, Л. Н. Козлов, В. И. Куликов и А. И. Попов

) (53) 621. 771, 23-06. 52 (088. 8) (56) 1!евакин Ю. Ф. и др, Технические измерения и приборы в прокатном производстве, — М.: Металлургия, 1972, с. 174-176, рис. 76.

Патент Швеции 9 388481 кл. В 21 С 51/00, G 01 В .7/24, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ПО ШИРИНЕ ПРОКАТЫВАЕМОЙ ПОЛОСЫ (57.) Изобретение относится к средствам контроля технологических параметров прокатного производства, в частности к устройствам слежения за формой прокатываемой полосы из ферромагнитного материала путем контроля распределения натяжения по ее ши„„SU„„12S7958 А1 рине, Цель изобретения — повышение достоверности контроля путем уменьшения влияния магнитных полей рассеяния соседних датчиков в воздушном зазоре и взаимодействия магнитных полей в контролируемой полосе. Существо изобретения заключается в том, что поперек прокатываемой полосы расположено несколько бесконтактных магнитоанизотронных экранированных датчиков механических напряжений переменного тока. Уменьшение влияния магнитных полей достигается за счет того, что все датчики разделены не менее чем на две группы с чередованием датчиков различных групп, причем каждый второй датчик одной группы развернут относительно предыдущего датчика той же группы на угол 90 . Первичные катушки каждой группы датчиков подсоединены к соответствующему источнику переменного тока с различйыми частотами. Вторичные катушки датчиков через фильтры подсоединены к измерительному блоку, 3 ил. ка 13 питания с частотой Г, у второй — к выходу с частотой F у тре тьей — к выходу с частотой F, В

3 этих группах средние датчики 4 — 6 развернуты вокруг оси симметрии на о90 относительно крайних датчиков

1,7; 2,8 и 3,9, т,е ° каждый второй (четный) датчик одной группы развернут относительно предыдущего датчика той же группы вокруг его оси симо метрии на 90 между плоскостями соответствующих магнитопроводов, первым по порядку расположен датчик 1

I из группы с частотой питания Г„., вторым — датчик 2 из группы с частотой питания Г, третьим — датчик 3 из группы с частотой питания Р>

Вторичные катушки датчиков группы с частотой питания Р (датчики 1, .

4 и 7) соединены с полосовыми фильтрами 14, резонансная частота которых равна F ° Аналогичным образом

1 вторичные катушки датчиков групп с частотами Г (датчики 2,5 и 8) и F (датчики 3,6 и 9) соединены с полосовыми фильтрами, .резонансные частогы которых равны соответственно

Р (фильтр 15) и Г (фильтр 16).

Выходы фильтров соединены с блоком

19 обработки сигналов.

Устройство работает следующим образом, При измерении напряжений по ширине полосы проводку 10 с датчиками

1-9 устанавливают на определенном расстоянии от полосы 11. Полюса магнитопроводов всех датчиков обращены к полосе, Магнитный поток магнитопроводов с первичной катушкой замыкает-.. ся через метапл полосы 11 в котором измеряются напряжения. При появлении в полосе растягивающих напряжений магнитная проницаемость вдоль и поперек полосы изменяется неодинаково.

Вдоль действия напряжений магнитная проницаемость изменяется намного интенсивнее, Магнитное поле в полосе искривляется, часть магнитного потока замыкается через магии топр овод со вторичной катушкой, и на выходе последней появляется ЭДС, величина которой зависит оТ разности магнитной проницаемости вдоль и поперек полосы и пропорциональна натяжению полосы, Выходные сигналы датчиков с Вторич— ных катушек поступают на полосовые фильтры 14 — 16 первой гармоники, где с целью повышения линейности характеристик датчика отфильтровываются

1 1297958 2

Изобретение относится к средствам контроля технологических параметров прокатного производства, в частности к устройствам еле>кения за формой прокатываемой полосы из ферромагнит5 ного материала путем контроля распределения натяжения по ее ширине.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля распределения натяжения по ширине прокаты- 10

1 ваемой полосы, На фиг, 1 схематично изображено расположение и ориентация экранированных магнитоаниэотропных датчиков устройства для контроля распределения15 натяжения по ширине прокатываемой полосы; на фиг. 2 — графики влияния полей рассеивания и полей взаимодействия двух экранированных магнитоанизотропных датчиков в зависимости от расстояния между ними при различных воздушных зазорах и различной взаимной ориентации; на фиг, 3— блок-схема устройства для контроля распределения натяжения по ширине 25 прокатываемой полосы, Устройство состоит, например, из девяти экранированных магнитоанизотропных датчиков 1 — 9 диаметром d, установленных в линию на расстояниях Х между ними в защитной проводке 10, расположенной перпендикулярно направлению прокатки контролируемой полосы 11, Все датчики кабелями 12 соединены с источником 13 питания датчиков и фильтрами 14—

16 (фиг. 3), Конструктивно каждый датчик пред— ставляет собой два П-образных магнитопровода 17 и 18, собранных из лис- 10 товой трансформаторной стали, Магнитопроводы расположены крестообразно о под углом 90 друг к другу и под углом 45 относительно направления действующих в полосе напря>кений. На магнитопроводе 17 намотана первичная катушка, на магнитопроводе 18 — вторичная, Все датчики экранированы друг от друга цилиндрическими кожухами из магнитного материала, 50

Источник 13 питания датчиков вы— полнен в данном случае трехчастотным и,имеет три выхода с частотами напряжения питания датчиков F, 1 и F Датчики 1-9 образуют группы

3 (датчики 1,4 и 7; датчики 2,5 и 8; датчики 3,6. и 9), в которых первичные обмотки подсоединены соответственно: у пер вой группы — к выходу и сточни-1297958 выс111ие 1 армоники, присутствующие в спектре выходного сигнала датчика.

С выхода фильтров сигнальl датчика поступают на входы блока 19 обработки сигналов, где они образуются в удобную для реги страции форму: детектируются, сглаживаются, нормали— зуются и т,д,,Разделение частот питания датчиков в устройстве, применение полосо — 10 вых фильтров первой гармоники выход Hhlx сигналов датчиков, а также соответствующая ориентация датчиков должны умен ьшит ь влия ни е полей р ас сеи вани я датчиков на процесс измерения распреде-15 ления натяжения по ширине полосы.

Разворот каждого второго (четного)датчика одной частоты питания относительно предыдущего той же частоты о вокруг оси симметрии на 90 обусловлен минимумом взаимодействия полей рассеивания этих датчиков. А так как . датчики одной частоты расположены на расстоянии не менее двух диаметров, то погрешность от взаимодействия полей рассеивания датчиков одной частоты не менее чем на порядок уменьшается (фиг ° 2), Соседние датчики, имеющие различ- З0 ные частоты питания, развернуты воко

pyr осей симметрии на 0 и 90 (фиг, l), при этом погрешность от взаимодействия полей рассеивания в случае одночастотного питания была бы значительно выше и за счет нулевого угла разворота и за счет близкого расположения датчиков, С целью приведения уровня погрешности от взаимодействия полей рассеивания со- 40 седних датчихов до величины погрешности в описанном случае соответственно выбирается коэффициент затухания полосовых фильтров первой гармоники этих датчиков. Необходимое затухание фильтра первой гармоники частотой F на частоте питания со1 седнего датчика Г определяется по графику (фиг. 2) .

Зависимости А и Б получены при па-сО раллельной (=0 ), а В и Г при ортогональной (У=30 ) ориентации осей симметрии датчиков, По оси абсцисс расстояние между датчиками приведено в относительных

t единицах — где f — расстояние межС1 ° ду датчиками; d - диаметр датчика.

Ло оси ординат вылияние полей рассеянпя приведс .но также в относительных единицах 1 — вЂ,где U/, с. вы

Н6 (1 ы .а. ходное напряжение измерительного канала датчика, обусловленное влиянием по.-.ей соседнего датчика; U „„ — верхний край диапазона измерения, Зависимости А и В получены при воздушном зазоре 8 = 3 „„„, а зависимости Б и à — при S =3„„„, где 8 и3 соответственно минимальное и макс максимальное значения рабочего диапазона измерения воздушного зазора между полюсами датчиков и контролируемой полосой, При заданном расстоянии между датчиками с частотами возбуждения F, и

Ро, определенном угле разворота (V) датчиков друг относительно друга (ч =0, м =90 ) по графику (фиг. 2) определяют уровень влияния (погрешности) датчиков друг на друга. Для уменьшения этого уровня выбирают не обходимый коэффициент затухания фильтра F на частоте F и фильтра

F на частоте F Например, расстояние между датчиками 1=d, 1/d=l и

М=О, тогда уровень погрешности ..207.

Для уменьшения уровня погрешности до

27 необходимо выбрать коэффициент затухания фильтра F на частоте Р и

1 фильтра F на частоте Г„не менее

20 дБ, Ограничение в различии частот напряжения питания датчиков 10 157 обусловлено перегибами полосы через направляющие ролики, неоднородность по деформации по толщине и другими особенностями холодной прокатки. При различных частотах питания датчиков глубина проникновения электромагнитного поля в материал полосы также различна, что может привести к погрешности измерения. Исследования пока-.ывают, что различие частот питания датчиков на 10 — 157. не приводит к погрешности измерения более чем 1,57. Такой уровень погрешности измерения соответствует высоким требованиям к качеству металла по планшетности.

Предлагаемое устройство для контроля распределения натяжения по ширине полосы позволяет более чем вдвое увеличить число датчиков по ширине прокатываемой полосы при одновременном снижении уровня погрешности от влияния датчиков друг на друга и по1.l9 79 l l!

5 77 грешности при измерении локальных по ширине дефектов формы.

Фор мула из обре тени я

Устройство для контроля распределения натяжения по ширине прокатываемой полосы преимущественно из магнитного материала, содержащее несколько расположенных в линию поперек 10 полосы бесконтактных магнитоанизотропных экранированных датчиков, каждый из которых состоит из двух перекрещивающихся под прямым углом П-образных магнитопроводов с первичной 15 катушкой на одном и вторичной на другом и развернут относительно соседних датчиков вокруг своей оси симо метрии на угол 90, источник питания датчиков переменным током, фильтры и 20 блок обработки сигналов, причем первичные катушки датчиков соединены с выходом источника питания датчиков, вторичные — с фильтрами первой гармо25 ники, а выходы фильтров — с блоком обработки сигналов, о т л и ч а— ю щ е е, с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля распределения натяжения по ширине прокатываемой полосы, источник питанияь датчиков содержит нескольно выходов, различных по частоте выходного напряжения, датчики разделены на несколько групп с чередованием датчиков разных групп н месте их расположения, причем каждый второй (четный) датчик одной группы развернут относительно предыдущего датчика той же группы вокруг его оси симметрии на угол 90 между плоскостями соответствующих магнитопроводов, первичные катушки датчиков каждой группы соединены с соответствующим для данной группы выходом источника питания, а вторичные — с фильтрами первой гармоники этой же группы, а выходы фильтров соединены с блоком обработки сигналов.

1297958 д cucmeng абп апаптчесиага регумирабаиив саор н паласы

Фиг г

Составитель Ю. Рыбьев

Редактор О. Юрковецкая Техрев, П.Сердокова Корректор А. 0бручар

Заказ 848/12 Тираж 481 Под и си о е

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,- д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4