二、国内外有关本选题研究的动态与现状
前景展望
板厚控制技术及其理论的发展经历了由粗到细、由低到高的发展过程。
上世纪三十年代以前,板带轧机厚度控制一直属于人工操作阶段,这一阶段的轧机装机水平很低,厚度控制是以手动压下或简单的电动压下移动锟缝为主。
自三十年代以来,到六十年代进入常规自动调整阶段,该阶段中轧制理论的发展和完善为板带的轧机厚度控制奠定了基础。
第三阶段是六十年代到八十年代的计算机控制阶段。
这一阶段主要形成了计算机控制ACG系统,它能最大限度的消除系统不利影响,在各部分独立工作的同时,充分发挥综合优势,使系统更加完善。
第四阶段是八十年代到现在,板厚控制技术向着大型化,高速化,连续化的方向发展。
这一阶段已将板厚控制技术的全部过程溶于计算机网络控制的过程自动化级和基础自动化级。
两方面的不断追求合在一起,开发出高精度、无人操作的厚度自动控制系统。
三、主要设计思路
设计方案1
如图所示电容测厚仪电路
1、传感器结构
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(1)、传感器上下两个极板与金属板上下表面间构成电容传感器,如下图所示
(2)、原理
当两个极板间没有放入被测物体是,两个极板间电容量为
(1)
而当两个极板间放入被测物体后,电容量发生变化,如上图所示,电容分C1和C2、C3, 总电容量为
(2)
》
式中,S为极板覆盖面积;
d为两极板间距离;
d1为被测物体上侧到上极板间距离;
d2为被测物体厚度;
d3为被测物体下侧到下极板间距离;
E1为被测物体上侧到上极板间的介电常数;
E2为被测物体的介电常数;
E3为被测物体下侧到下极板间的介电常数;
:
由于,d1+d3=d-d2,且当E1=E3时,式(2)还可以写为
(3)
因此,在极板面积S,极板间距离d,介电常数E1、E2、E3确定时,电容量的大小就和被
测物体的厚度有关。
2、电桥式电路
将电容传感器接入交流电桥作为电桥的一个臂(另一臂为固定电容)或两个相邻臂,另两个臂可以是电阻或电容或电感,也可以是变压器的两个二次线圈。
其中另两个臂是紧耦合,电感臂的电桥具有较高的灵敏度和稳定性。
'
ΔC=C1-C0 (4)
Uo=Ui*(C1-C0)/C0 (5)
因此,由输出电压的大小即可的出电容量C1的大小。
(4)、A\D转换
经过放大、整流、差放电路的输出电压信号在A\D转换器中进行模拟信号到数字信号的转换。
(5)¥
(6)、单片机
经过A\D转换后的数字信号通过单片机数码显示,显示在数码管上。
至此,输出电压信号通过放大、整流、差放电路、A\D转换和单片机厚即可显示板材的厚度。
由输出电压信号,即可得出两极板讲放入被测物体后电容变化的电容量。
而后,即可得到被测物体的厚度。
设计方案2
1、运算放大器式电路
将电容传感器接于放大器反馈回路,输入电路接固定电容。
构成反相放大器。
能克
服变极距型电容式传感器的非线性。
;
由此可得到放入被测物体后电容变化的电容量。
2、显示电路
(1)、放大、整流、差放
经过运算放大器后得到的输出电压经过放大、整流、差放后得到稳定的输出电压。
(2)、A\D转换
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经过放大、整流、差放后得到稳定的输出电压信号在A\D转换器中进行模拟信号到数字信号的转换,变为易读的数字信号。
(3)、单片机显示
经过A\D转换后的数字信号在单片机中数码管显示。
至此,输出电压信号通过放大、整流、差放电路、A\D转换和单片机厚即可显示板材的厚度。
由输出电压信号,即可得出两极板讲放入被测物体后电容变化的电容量。
而后,即可得到被测物体的厚度。