專利名稱:感應(yīng)式金屬板厚度測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)金屬板厚度或位置的儀器,屬于電子測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域。
在金屬板印刷機(jī)、涂料機(jī)、自動(dòng)沖床等設(shè)備的送料機(jī)構(gòu)上,為防止雙張或多張板料進(jìn)入機(jī)器,需要檢測(cè)金屬板的厚度。目前多用X射線、核輻射,電磁感應(yīng)等測(cè)量手段檢測(cè)金屬板,這類儀器通常包括測(cè)厚儀、由發(fā)射頭和接收頭組成的測(cè)頭。X射線、核輻射測(cè)厚儀的測(cè)量精度雖高,但設(shè)備成本也偏高。目前已有的電磁感應(yīng)測(cè)厚儀的測(cè)量范圍較小,測(cè)厚僅25mm,發(fā)射頭和接收頭之間的距離僅為40mm。
鑒于上述,本實(shí)用新型的目的就是提供一種成本低、測(cè)量范圍大、測(cè)量精度高的金屬板厚度測(cè)量?jī)x。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用以下設(shè)計(jì)方案感應(yīng)式金屬板厚度測(cè)量?jī)x包括測(cè)厚儀、由發(fā)射頭和接收頭組成的測(cè)頭,其特征在于測(cè)厚儀由機(jī)箱、電源、高頻振蕩器、功率放大器、測(cè)量放大器、電壓比較器、開關(guān)量輸出器構(gòu)成;發(fā)射頭和接收頭均由外殼、外殼內(nèi)的線圈和熱敏電阻構(gòu)成,線圈和熱敏電阻串聯(lián);高頻振蕩器的輸出經(jīng)功率放大器接入發(fā)射頭,發(fā)射頭的輸出耦合到接收頭,接收頭的輸出經(jīng)測(cè)量放大器接電壓比較器的輸入,電壓比較器的輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)量輸出器。
在本實(shí)用新型的具體實(shí)施措施中所述高頻振蕩器是由運(yùn)算放大器、接在該運(yùn)算放大器的同相輸入端和地之間的電阻、接在該運(yùn)算放大器的反相輸入端和地之間的電容、分別接在該運(yùn)算放大器的輸出端和兩個(gè)輸入端之間的兩個(gè)反饋電阻所構(gòu)成的深度負(fù)反饋振蕩電路。
所述線圈為蜂房式空心線圈。
所述開關(guān)量輸出器由發(fā)光二極管和繼電器串聯(lián)構(gòu)成,所述測(cè)量放大器的輸出接所述電壓比較器的反相輸入端,所述電壓比較器的同相輸入端接比較電壓。
本實(shí)用新型具有下列優(yōu)點(diǎn)1.由于高頻振蕩器采用深度負(fù)反饋振蕩電路,故電性能穩(wěn)定,電路簡(jiǎn)單,頻率穩(wěn)定性可達(dá)0.01%;2.由于線圈采用蜂房式繞法,分布電容小,使得發(fā)射回路和接收回路工作于強(qiáng)制振蕩狀態(tài),遠(yuǎn)離諧振點(diǎn),故大大減低了溫度等因素引起參數(shù)偏移時(shí)的電磁場(chǎng)參數(shù)偏移,提高了穩(wěn)定性;3.由于串入熱敏電阻,其特性為負(fù)溫度系數(shù),使其參數(shù)選擇與線圈銅電阻溫度系數(shù)相匹配,可補(bǔ)償室溫波動(dòng)范圍內(nèi)的總電阻變化,與上款優(yōu)點(diǎn)配合,可使信號(hào)穩(wěn)定度達(dá)到0.1%數(shù)量級(jí);4.由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,故成本得以降低;
5.由于采用了功率放大器和測(cè)量放大器,故測(cè)量范圍大,其發(fā)射頭和接收頭的間距最大可達(dá)2m,所檢測(cè)金屬板的厚度可達(dá)250mm。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。
圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
本實(shí)用新型包括測(cè)厚儀、由發(fā)射頭和接收頭組成的測(cè)頭。測(cè)厚儀由機(jī)箱、電源、高頻振蕩器、功率放大器、測(cè)量放大器、電壓比較器、開關(guān)量輸出器構(gòu)成;發(fā)射頭和接收頭均由外殼、外殼內(nèi)的線圈和熱敏電阻構(gòu)成,線圈和熱敏電阻串聯(lián)。高頻振蕩器的輸出經(jīng)功率放大器接入發(fā)射頭,發(fā)射頭的輸出耦合到接收頭,接收頭的輸出經(jīng)測(cè)量放大器接電壓比較器的輸入,電壓比較器的輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)量輸出器。
請(qǐng)參見圖1。變壓器B1、整流橋D7~D10、穩(wěn)壓集成電路IC5~I(xiàn)C6、濾波電容C7~C10組成正負(fù)電源電路。高頻振蕩器是由運(yùn)算放大器IC1、接在IC1的同相輸入端和地之間的電阻R3、接在IC1的反相輸入端和地之間的電容C1、分別接在IC1的輸出端和兩個(gè)輸入端之間的兩個(gè)反饋電阻R1和R2所構(gòu)成的深度負(fù)反饋振蕩電路,其中C1采用聚碳酸酯電容,R1~R3為低溫度系數(shù)精密電阻,它們可使振蕩頻率穩(wěn)定性達(dá)到0.01%。功率放大器由兩個(gè)晶體管T1和T2并接構(gòu)成,它們的集-射極間分別接有二極管D1和D2。裝在發(fā)射頭外殼內(nèi)的線圈L1和熱敏電阻RT1串聯(lián)回路構(gòu)成發(fā)射頭,裝在接收頭外殼內(nèi)的線圈L2和熱敏電阻RT2串聯(lián)回路構(gòu)成接收頭,線圈L1和L2均為蜂房式空心線圈,發(fā)射頭和接收頭的構(gòu)造相同,但兩者的線圈和熱敏電阻的參數(shù)不同。采用空心線圈的目的是減小分布電容,使得發(fā)射回路和接收回路工作于強(qiáng)制振蕩狀態(tài),遠(yuǎn)離諧振點(diǎn),可減低溫度等因素引起參數(shù)偏移時(shí)的電磁場(chǎng)參數(shù)偏移,提高穩(wěn)定性;采用熱敏電阻的目的是其特性為負(fù)溫度系數(shù),選擇其參數(shù)與線圈銅電阻溫度系數(shù)相匹配,可補(bǔ)償室溫波動(dòng)范圍內(nèi)的總電阻變化,使信號(hào)穩(wěn)定。測(cè)量放大器由運(yùn)算放大器IC2、電阻R4~R7、電容C2~C3、二極管D3~D4組成。電壓比較器由運(yùn)算放大器IC3、電阻R8和R10~R11、電容C4、電位器W1組成,IC3的同相輸入端接比較電壓,該比較電壓由正負(fù)電源經(jīng)電阻R10和電位器W1給定。開關(guān)量輸出器由發(fā)光二極管LED1和繼電器J1串聯(lián)構(gòu)成。
其中高頻振蕩器中IC1的輸出接功率放大器中兩個(gè)晶體管T1~T2的基極,功率放大器的輸出經(jīng)插頭CH1接發(fā)射頭,發(fā)射頭的輸出耦合到接收頭,接收頭的輸出經(jīng)插頭CH1接測(cè)量放大器中IC2的反相輸入端,IC2的輸出接電壓比較器中IC3的反相輸入端,電壓比較器的輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)量輸出器。
下面敘述本儀器的工作原理。
高頻振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩波形,再經(jīng)功率放大器放大后送入發(fā)射頭,在發(fā)射頭的線圈中產(chǎn)生電磁場(chǎng),此電磁場(chǎng)在穿過發(fā)射頭和接收頭之間的金屬板中產(chǎn)生渦流,該渦流一方面造成能量損耗,一方面產(chǎn)生反磁場(chǎng),使得接收頭所接收的信號(hào)隨金屬板的厚度增加而減弱,將接收頭的信號(hào)放大后再與表征金屬板厚度給定值的比較電壓比較,由比較的結(jié)果決定機(jī)器是否需要停車。
當(dāng)穿過發(fā)射頭和接收頭之間的金屬板的厚度超出給定厚度時(shí),接收頭加到電壓比較器反相輸入端的信號(hào)弱于比較電壓,于是比較器輸出高電平,點(diǎn)亮LED1,并使J1得電,J1得電后,其接點(diǎn)立即將機(jī)器斷電剎車,防止事故發(fā)生。
對(duì)于薄金屬板,由于其造成的能量損耗和反磁場(chǎng)都比較小,故不易測(cè)量。此時(shí)可加大電容C1的容量,使高頻振蕩器的振蕩頻率隨之增高,這樣便可加大薄金屬板造成的能量損耗和反磁場(chǎng)。
當(dāng)金屬板厚度增加時(shí),其造成的能量損耗和反磁場(chǎng)也會(huì)加大。由于空心線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)較弱,因此為了提高測(cè)量精度,需相應(yīng)加大發(fā)射頭發(fā)射的電磁場(chǎng),這時(shí)可在線圈中插入NX-100鐵氧體磁芯(適用于厚板)或MXD-200鐵氧體磁芯(適用于特厚板)。
若將圖中虛框內(nèi)的電壓比較器加入,構(gòu)成雙路電壓比較器,則可進(jìn)行金屬板厚的上下限檢測(cè)當(dāng)下路比較器有信號(hào)輸出而上路無輸出時(shí),表明板厚在上限之下、下限之上,屬于正常;當(dāng)兩路比較器均有信號(hào)輸出時(shí),表示超上限;當(dāng)兩路比較器均無信號(hào)輸出時(shí),表示超下限。
本儀器可有以下三種用途1.用于金屬板材連續(xù)測(cè)厚及監(jiān)視控制;2.用于生產(chǎn)線上防止雙張、多張板料粘在一起同時(shí)進(jìn)入送料機(jī),確保單板材輸送到工位;3.與高溫測(cè)頭配合,可用于熱軋機(jī)自動(dòng)控制板厚。
當(dāng)用于上述第1、3項(xiàng)用途時(shí),須在電壓比較器的輸入端并聯(lián)電壓電流轉(zhuǎn)換器,將測(cè)量放大器輸出的電平轉(zhuǎn)化為4~20mA電流信號(hào),經(jīng)整定后,該電流信號(hào)所代表的物理量程即為金屬板厚度。
本儀器可取代X射線、核輻射等測(cè)量手段檢測(cè)金屬板,測(cè)量精度達(dá)到與其同等的水平。
權(quán)利要求1.一種感應(yīng)式金屬板厚度測(cè)量?jī)x,包括測(cè)厚儀、由發(fā)射頭和接收頭組成的測(cè)頭,其特征在于所述測(cè)厚儀由機(jī)箱、電源、高頻振蕩器、功率放大器、測(cè)量放大器、電壓比較器、開關(guān)量輸出器構(gòu)成;所述發(fā)射頭和接收頭均由外殼、外殼內(nèi)的線圈和熱敏電阻構(gòu)成,線圈和熱敏電阻串聯(lián);高頻振蕩器的輸出經(jīng)功率放大器接入發(fā)射頭,發(fā)射頭的輸出耦合到接收頭,接收頭的輸出經(jīng)測(cè)量放大器接電壓比較器的輸入,電壓比較器的輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)量輸出器。
2.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式金屬板厚度測(cè)量?jī)x,其特征在于所述高頻振蕩器是由運(yùn)算放大器、接在該運(yùn)算放太器的同相輸入端和地之間的電阻、接在該運(yùn)算放大器的反相輸入端和地之間的電容、分別接在該運(yùn)算放大器的輸出端和兩個(gè)輸入端之間的兩個(gè)反饋電阻所構(gòu)成的深度負(fù)反饋振蕩電路。
3.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式金屬板厚度測(cè)量?jī)x,其特征在于所述線圈為蜂房式空心線圈。
4.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式金屬板厚度測(cè)量?jī)x,其特征在于所述開關(guān)量輸出器由發(fā)光二極管和繼電器串聯(lián)構(gòu)成,所述測(cè)量放大器的輸出接所述電壓比較器的反相輸入端,所述電壓比較器的同相輸入端接比較電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的感應(yīng)式金屬板厚度測(cè)量?jī)x,其特征在于所述電壓比較器的輸入端并聯(lián)電壓電流轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本測(cè)量?jī)x包括測(cè)厚儀、由發(fā)射頭和接收頭組成的測(cè)頭,測(cè)厚儀由機(jī)箱、電源、高頻振蕩器、功率放大器、測(cè)量放大器、電壓比較器、開關(guān)量輸出器構(gòu)成;發(fā)射頭和接收頭均由外殼、外殼內(nèi)的線圈和熱敏電阻構(gòu)成,線圈和熱敏電阻串聯(lián);高頻振蕩器的輸出經(jīng)功率放大器接入發(fā)射頭,發(fā)射頭的輸出耦合到接收頭,接收頭的輸出經(jīng)測(cè)量放大器接電壓比較器的輸入,電壓比較器的輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)量輸出器。其成本低、測(cè)量范圍大、測(cè)量精度高。
文檔編號(hào)G01B7/02GK2315528SQ98203130
公開日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1998年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月3日
發(fā)明者金宗維 申請(qǐng)人:北京自動(dòng)化技術(shù)研究院