基于电容传感器的板厚板速动态检测系统的研究

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1、分类号：TP212单位代码：10190研究生学号：201302024密级：无硕士学位论文基于电容传感器的板厚板速动态检测系统的研究ResearchDynamicDetectionSystemofRollingSpeedandThicknessbasedonCapacitiveSensor研究生姓名：尹晓鹏工程领域名称：机械工程校内指导教师及职称：韦丽君副教授校外指导教师及职称：王晓光高级工程师2016年4月长春工业大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《基于电容传感器的板厚板速动态检测系统的研究》是本人在指导教师的指导下，独立进

2、行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春工业大学硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春工业大学硕士学位论文版权使用规定”，同意长春工业大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编

3、学位论文。作者签名：年月日校内指导教师签名：年月日硕士学位论文摘要热连轧是金属板、带材的主要加工工艺。在热连轧过程中，堆钢是最常见也是对热连轧工艺影响最大的现象。如宝钢的2050热连轧生产线，在2012年就发生了7起堆钢事故，这就严重影响了生产线的生产效率。堆钢主要是由于连轧时板带速度的变化造成的。堆钢对企业生产带来的损失有很多，比如堆钢存在很大的安全问题；堆钢有时候还会引起轧辊的断裂；堆钢还会使得整根钢锭完全报废。目前，一些连轧线采用活套装置来缓解堆钢问题。但是活套有时候出现误动作，极容易出现堆钢。面对这种状况，亟需找到一种合适的高效的解决办法。本文

4、通过设计能够在线检测板带轧制速度的电容传感器，解决了轧制过程中的堆钢问题。此电容传感器具有精度高、实时性好的特点。通过传感器对钢板厚度和速度的精确的实时检测，实时的调节轧辊转速，避免了在生产过程中堆钢事故的发生，提高了生产效率。首先，对传统电容传感器测量头进行了ANSYS建模，并做了有限元磁场分析。结果表明，测量头周围有很多杂乱的磁场线，即在测量时有边缘效应的影响。为此，对电容传感器的测量头进行结构优化，通过在测量头的外面增加两层绝缘层和两层屏蔽层，消除了边缘效应和寄生电容对电容传感器测量结果带来的影响。其次，电容传感器在线测量板材厚度时，板材在轧制过

5、程中会上下振动，这就使得测量结果不准确。因此，测厚方式采用独立双电容结构，这样就克服了由于板带的上下跳动而测量结果不准确的问题。通过CDC技术的应用，可以实现将模拟信号直接转变为数字信号，这使得测量结果可以以数值形式直接在液晶显示器上显示。再次，在两机架之间布置两组电容测厚装置，分别提取两组测厚仪测得的厚度信号。应用信号互相关原理，通过MATLAB软件将两组厚度信号做互相关分析，得出信号在某一时刻互相关函数的最大取值，计算出板材的实时速度。这就实现了对板材速度的实时测量。最后，应用Windriver公司的MATRIX仿真平台，对第7机架的轧辊转速进行控

6、制仿真。通过测速装置实时测得的板材的轧制速度，对轧辊转速进行实时调节，避免了由于前后机架在轧制时秒流量不相等而引起的堆钢事故。仿真模拟实验结果表明了本文设计的轧制速度实时调节系统的可行性，这对热连轧生产线的技术创新起到了至关重要的作用。关键词：堆钢电容传感器轧制测厚I硕士学位论文AbstractHotrollingisthemainprocessingtechnologyofmetalplateandstrip.Duringthehotrollingprocess,thesteelisthemostcommonphenomenonwhichinflue

7、ncesthehotstriprollingprocess.SuchasBaosteel2050hotrollingproductionline,in2012therewere7steelaccidents,whichseriouslyaffecttheproductionefficiencyoftheproductionline.Pilingupofsteelismainlycausedbythechangeofstripspeedwhenrolling.Pilingupofsteelproductionenterpriseslossalot,suc

8、hasheapbigsecurityproblemexistinginthesteel;ste