电涡流式金属板材测厚仪的设计

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1、沈阳航空航天大学课程设计论文电涡流式金属板材测厚仪的设计目录0前言····················································11总体方案设计············································12硬件电路设计············································23软件设计················································64调试分析······································

2、··········65结论及进一步设想········································76参看文献················································716沈阳航空航天大学课程设计论文电涡流式金属板材测厚仪的设计7课设体会················································88附录Ⅰ··················································99附录Ⅱ·····························

3、·····················10电涡流式金属板材测厚仪的设计苑庆爽沈阳航空航天大学自动化学院16沈阳航空航天大学课程设计论文电涡流式金属板材测厚仪的设计摘要:本设计是基于电涡流传感器测量厚度的设计。电涡流传感器,具有灵敏度高、频响范围宽、可实现非接触式测量及适用性强等特点。此种传感器在金属镀层、板材厚度测量及材质鉴别中应用广泛。电涡流传感器有两种类型:低频透射式和高频反射式。其中低频透射式适于测量较薄的金属镀层或板材的厚度。高频反射式适于测量较厚板材的厚度。关键词：89C52单片机，电涡流传感器，测量厚度0前言从结构上来看,电涡流传感器就是一个线圈,在线

4、圈内通以交流电,则在线圈周围将产生交变磁场。金属导体置于变化着的磁场中,导体内就会产生感应电流,这种电流象水中漩涡那样在导体内转圈,所以称为电涡流,这种现象称为电涡流效应在金属板材、带材的轧制过程中成品的厚度是最重要的物理指标之一。目前国内的钢铁和有色金属行业多采用非接触式的测厚系统，如射线式、电容式等等其中，射线测厚系统有一定的应用，但其存在着射线管的老化和易损问题，高压发生器的准确度和稳定性以及整套设备造价过于昂贵等。而电容式测厚系统则受引线电容，寄生电容的干扰较大，不易消除。以单片机系统为核心，利用电涡流式传感器对钢板厚度进行在线检测，通过实时数据采集，由单片机

5、进行数据处理分析，并发出相应控制指令的系统建立在电涡流效应原理上的测量技术，具有结构简单、频率响应带宽、灵敏度高、线性范围大、体积小等优点，在冷轧钢板生产过程中，采用高频反射式涡流传感器对钢板厚度作测量，应用前景广泛。电涡流传感器是建立在电磁场理论的基础上工作的。拥有如此广阔前景的电涡流式传感器，如果能够更好的开发以及利用，必定给我们的生活和1总体方案设计针对本课题的设计任务，进行分析得到：本次设计用电涡流传感器进行厚度测量，将测得的距离变化转换为电信号，通过A/D转换，转换为能供单片机直接识别的数字信号。单片机将得到的信号进行处理，如果满足测量范围，正常输出信号，通

6、过LED显示。如果不满足，则通过发光二极管显示来表示具体情况。该电涡流测厚度的设计，总体上大致可分为一下几个部分组成：电涡流检测部分，A/D转化部分，单片机处理部分，LED显示部分,键盘输入部分，不同颜色二极管发光报警部分。16沈阳航空航天大学课程设计论文电涡流式金属板材测厚仪的设计数码管显示单片机机电涡流传感器A/D转换电路二极管发光报警超量程图1系统框图2硬件电路设计2.1电涡流传感器如图2所示，在金属板一侧的电感线圈中通以高频激励电流I1时线圈将产生高频磁场由于集肤效应高频磁场作用于金属板表面薄层并在这薄层中产生涡流涡流I2会产生交变磁通Φ2反过作有于线圈使得线

7、圈中的磁通Φ1发生变化而引起自感量变化在线圈中产生感应电势电感的变化随涡流而变而涡流又随线圈与金属板间距X而变化因此可以用高频反射式涡流传感器来测量位移X的变化图2涡流传感器基本原理图2为涡流效应等效电路R1为线圈电阻L1为线圈电感R2为短路电阻L2为短路环电感U1为激励电压M为线圈与短路环间的互感回路方程：16沈阳航空航天大学课程设计论文电涡流式金属板材测厚仪的设计受涡流影响后线圈的等效阻抗为：线圈阻抗只与L1L2M有关而L1L2M都与J有关即Z=fJ因此如固定传感器的位置当间距J发生变化时Z就发生变化从而达到以传感器阻抗变化值来检测被测金属位移量