Датчик толщины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцмалистнчесмнк

Реслублик «804032 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 040479 (21) 2745669/22-02 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 150281, Бюллетень Н9 6

Дата опубликования описания 15,02,81 (51)М. Кл.

В 21 В 37/02

Государственный комнтет

СССР но делам изобретеннй н открытнй (53) УДК 621. 771. . 23 (088. 8) (72) Автор .

N 3O6pOY SHH SI

Н.И. Бражников (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ТОЛЩИНЫ

Изобретение относится к автомати. эации прокатного производства в чер ной и цветной металлургии.

Известна система автоматического регулирования толщины (CAPT) тонколистового материала в прокатном стане, в которой для формирования управляющего воздействия используются источники проникающего излучения, а воздействие ведется на раствор валков посредством нажимного приспособления (1) .

Недостатком этой систеюею вследствие использования на существующих станах источника и приемника проникающих излучений для формирования управляющего воздействия на регулятор является значительное временное запаздывание. Это обусловлено невозможностью размещения известных источников непосредственно у валков стана и влиянием экрана на точность информации при малых толщинах полосы, например, фольги.

Наиболее близко к предлагаемому устройство, содержащее излучающий и приемный акустические преобразователи, устанавливаемые вблизи валков прокатного стана по сторонам выкатываемой полосы, импульсный ге нератор, приемный блок, опорный канал и дифференциальный блок, с выхода которого снимается в CAPT управляющее воздействие (2), Однако обеспечивая высокую чувствительность и воэможность формирования управляющего воздействия на чистовом (последнем)проходе выкатываемой ленты, это устройство не обеспечивает этой функции на промежуточных проходах, где толщина ленты значительно выае. Обусловлено это пониженным верхним пределом воздействия при использовании стандартных излучателей и приемников с поршневыми пьезоэлементами с толщиной, на порядок меньшей их диаметра.

Цель изобретения — расширение предела измерения толщины полосы.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике каждый из преобразователей выполнен с пъезоэлементом в виде диска с диаметром, равным его толщине, а корпус преобразователя выполнен с цилиндрическим торцовым уступом с отношением его высоты и ширины к диаметру пъезоэлемента равным 0,03 и с внутренней цилйндрической выточкой, обеспечивающей воздушный зазор между

804032 бокоными поверхностями корпуса и пъезоэлемента, равный четверти длины нолны ультразвуковых колебаний в воздухе на резонансной частоте пъезоэлемента, причем указанный уступ используется для закрепления, например, токопронодящим клеем пъезоэлемента по периметру его рабочей плоскости.

На фиг. 1 представлена блок-схема датчика; на фиг. 2 — внутренняя структура акустического преобразо- 1О вателя.

Датчик толщины содержит излучающий и приемный акустические преобразонатели 1 и 2, устанавливаемые нблизи валков 3 и 4 прокатного стана по сторонам выкатываемой полосы 5, последовательно соединенные приемный блок б, подключенный к приемному преобразователю 2, дифференциальный блок

7, опорный канал 8, импульсный ге- 2О нератор 9, одним из выходов подключенный к излучающему преобразователю

1, и индикатор 10, подключенный к выходу дифференциального блока 7, с выхода 11 которого снимается н управляющий блок 12 CAPT управляющее воздействие. В приемный блок б входят последовательно соединенные генератор 13 стробирующих импульсов, входом подключенный к импульсному генератору 9, селекторный усилитель

14, вход которого соединен с приемным преобразователем 2, и пиковый детектор 15, выходом соединенный со входом дифференциального блока 7.

Опорный канал 8 состоит из последо- 35 нательно соединенных подключенного к генератору 9 эмиттерного повторителя 16, полосового фильтра 17, пикового детектора 18 и регулируемого задатчика 19 опорного сигнала,сое- 4g диненного с опорным входом дифференциального блока 7.

Излучатель 1 ультразвуковой импульсной волны и приемник 2 выполнены н ниде идентичных преобразона- 4$ телей, каждый из которых содержит металлический корпус 20 и пъеэоэлемент 21 из керамики цирконата титаната свинца UTC-19 диаметром Д и высотой Н с металлизированными об- $0 кладками 22 и 23, закрепленный (например, посредством токопронодящего клея) на торцовом цилиндрическом уступе 24 н корпусе. 20 с зазором 25 между внешней поверхностью пъезоэлемента и внутренней поверхностью корпуса. Электрическое соединение потенциальной обкладки 22 пъезоэлемента 21 с токоведущей жилой коаксиального кабеля 26 (соединяющим преобразователь соотнетственно с импульсным 60 генератором 9 или приемным блоком

6) осуществляется посредством пружинного контакта 27, закрепленного в резьбоной изоляционной втулке 28.

Нулевая обкладка 23 электрически 65 контактно соединяется с торцом уступа 24 шириной Ь металлического корпуса 20 и через него и резьбово сочленяемую с ним металлическую крышку 29 с экранной оплеткой кабеля, прижатой к крышке резьбовой втулкой

28. Кабель 26 закрепляется в крышке уплотненным кольцом 30, сжатым втулкой 28.

Принцип действия датчика толщины заключается в следующем.

Перед началом прокатки материала устанавливают требуемые значения натяжения и раствора валков 3 и 4 посредством регуляторов (не показаны).

Толщину выкатываемой полосы 5 регулируют, изменяя с помощью управляющего блока 12, на который поступает управляющее воздействие, например раствор валков либо скорость прокатки. В процессе регулирования толщины в воздухе в зоне, находящейся вблизи валков прокатного стана, например у нижнего валка 4, (фиг.l) по нормали к плоскости выходящей из валков полосы 5 излучают посредством акустического преобразователя 1 импульсную волну ультразвуковых колебаний. Возбуждение преобразователя

1 осуществляется импульсами генератора 9, поступающими с большой скважностью по коаксиальному кабелю

26 через пружинный контакт 27 на потенциальную обкладку 22 пъезоэлемента 21, который под воздействием импульсов генератора возбуждается благодаря равенству (или близости) диаметра Д и высоты Н, как по толщине, так и по радиусу. Возникшие суммарные колебания пъезоэлемента имеют одинаковую частоту и резонируют между собой, значительно повышая общий уровень излучаемой н воздух, а следовательно,и в выкатываемую полосу 5 импульсной волны. При этом согласованию радиального и толщинного реэонансон пъезоэлемента и, следовательно, повышению,общего уровня излучения способствуют также выбор зазора 25 близким к величине, равной четверти длины волны ультразвуковых колебаний в воздухе (или нечетному количеству четвертей длин волн). На улучшение указанного согласонания направлено также и выполнение торцового уступа

24 с высотой а и шириной 5, на порядок меньшими диаметра пъезоэлемента 21 и составляющими величину

0,03 диаметра.

Создаваемый в результате указанных технических решений эффект повышения уровня импульсной волны, вводимой в выкатываемую полосу 5, существенно расширяет верхний предел толщин полосы, при котором обеспечивается требуемое превышение уровня прошедшей через полосу волны над

804032

24

4Ъ2.1

Составитель A. Абросимов

Редактор А. Гук Техред М. Федорнак Корректор Ю. Макаренко

Заказ 10757/8 Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 общим уровнем внешних акустических помех °

Приемник 2 производит прием в воздухе прошедшей полосу импульсной волны в зоне у верхнего валка 3 и преобразует его в импульсный электрический сигнал, который идет в селекторный усилитель 14, управляемый стробирующими импульсами генератора

13, запускаемого импульсами генера- .тора 9. B блоке 14 сигнал„ несущий информацию о толщине материала отделяется от реверберационных помех и поступает через пиковый детектор 15 в блок 7, куда поступает также опорный сигнал задатчика 19, по амплитуде равный выходному сигналу пикового детектора 15 при номинальной толщине выкатываемой полосы 5.

Разностный сигнал, представляющий собой управляющее воздействие, по амплитуде пропорциональное отклонению толщины выкатываемой полосы от требуемого номинала, в управляющем блоке 12 используется для обратно направленного изменения, например, раствора валков или скорости прокатки. Это изменение приводит к устранению возникшего в процессе прокатки указанного отклонения толщины от номинала, Формула изобретения

Датчик толщины, содержащий излучающий и приемный акустические преобразователи, установлен ные по сторонам выкатываемой полосы, импульсный генератор, первый выход которог соединен с первым входом приемного блока, второй выход соединен с излучающим преобразователем, а третий выход — c опорным каналом, дифференциальный блок, первый вход которого соединен с выходом приемного блока, а второй вход — с выходом опорного канала, причем второй вход приемного блока соединен с выходом приемного преобразователя, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения предела измерения толщины полосы, каждый из преобразователей выполнен

iS c пъезоэлементом в виде диска с диаметром, равным его толщине, а корпус преобразователя выполнен с цилиндрическим торцовым уступом с отношением его высоты и ширины к

Щ диаметру равным 0,03 и с внутренней цилиндрической выточкой, равной четверти длины волны, ультразвуковых колебаний в воздухе на резонансной частоте пъезоэлемента, причем на уступе закреплен токопроводящим клеем пъезоэлемент.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 1934?б, кл. В 21 В 37/02, 1985

2. Авторское свидетельство СССР

Р 535124, кл. B 21 В 37/02, 1976.