一種電感式對中檢測器的電源裝置製造方法
2023-12-09 11:05:56 1
一種電感式對中檢測器的電源裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電感式對中檢測器的電源裝置，包括：用於輸出頻率300-350kHz的正弦波電壓的信號發生器、用於對信號發生器輸出的正弦波電壓進行放大的功率放大電路、以及用於調節所述功率放大電路的輸出電壓的反饋調節放大電路；所述功率放大電路在第一輸入端與第二輸入端的電壓差驅動作用下輸出頻率為300-350kHz的正弦波電壓勵磁。通過本實用新型的技術方案，能夠提高帶鋼生產線上電感式對中檢測器的穩定度，有效克服由於帶鋼彈跳或傾斜等厚度變化而引起電感式對中檢測器的測量誤差和示值讀數不穩。
【專利說明】—種電感式對中檢測器的電源裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機械、電子、電磁學一體化檢測領域，尤其涉及在冷軋帶鋼生產線對中檢測過程中的電感式對中檢測器的電源裝置。
【背景技術】
[0002]在冷軋帶鋼連續生產線中，加工的帶鋼在運送過程中易偏離機組中心線，降低了產品質量，嚴重影響生產的正常運行。因此實際生產中常採用對中檢測方法對帶材的跑偏進行控制。電感式對中檢測(又稱糾偏測量)不受外界惡劣環境的影響，廣泛應用在冷軋帶鋼生產線中。
[0003]電感式對中檢測基於電磁感應原理，如圖3所示，電感式對中檢測器的核心為電感式傳感器，具體包括兩個電感式傳感器，每個電感式傳感器均包括一個發射線圈和一個接收線圈，所述發射線圈與接收線圈以待檢測的帶鋼為中心對稱設置。當發射線圈中通過可控的正弦交變電壓時，在發射線圈的周圍產生一交變的磁場，對應的在接收線圈中產生感應電動勢。
[0004]帶鋼對中檢測時，若發射線圈和接收線圈之間有帶鋼通過，在接收線圈中產生的感應電動勢與線圈內帶鋼的寬度變化量和厚度成反比。例如，當帶鋼處於中間位置時，兩邊接收線圈輸出相同；當帶鋼向左跑偏時，左側接收線圈的輸出信號減小，右側接收線圈的輸出信號增加。這兩個信號經處理後送往控制系統，由控制系統完成帶鋼的對中調整。
[0005]根據電磁學的集膚效應和集膚深度理論，頻率越低集膚效應影響越小，肌膚深度滲透越顯著。經調研發現，電感式對中檢測器對於厚度在0.5?1.5_帶鋼，當帶鋼發生傾斜及彈跳的情況下測量誤差並不明顯，但對於0.1?0.5_薄帶鋼，在帶鋼發生傾斜及彈跳和厚度變化的情況下，測量誤差變化很明顯。
[0006]在實際應用中，目前的電感式對中測量系統的勵磁頻率大都在中頻或20kHz以內，集膚深度滲透層面較深。由於開卷和卷取時帶鋼的傾斜會引起發射線圈和接收線圈之間的帶鋼的厚度和寬度變化(如圖1所示)，或者由於帶鋼彈跳會產生發射線圈、接收線圈與帶鋼之間距離的變化(如圖2所示)，這些變化都將引起電感式對中檢測器的測量誤差和示值讀數不穩。尤其是對於薄帶鋼(例如0.1?0.5mm)的對中檢測，測量誤差變化明顯。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的在於提出一種電感式對中檢測器的電源裝置，能夠輸出300-350kHz的穩定的正弦波電壓，提高了帶鋼生產線上電感式對中檢測器的穩定度，有效克服由於帶鋼彈跳或傾斜等厚度變化而引起電感式對中檢測器的測量誤差和示值讀數不穩。
[0008]為達此目的，本實用新型採用以下技術方案:
[0009]一種電感式對中檢測器的電源裝置，包括:用於輸出頻率300_350kHz的正弦波電壓的信號發生器、用於對信號發生器輸出的正弦波電壓進行放大的功率放大電路、以及用於調節所述功率放大電路的輸出電壓的反饋調節放大電路；
[0010]所述信號發生器的輸出端連接功率放大電路的第一輸入端，所述反饋調節放大電路的兩輸入端分別連接功率放大電路的兩輸出端，反饋調節放大電路的輸出端連接功率放大電路的第二輸入端；功率放大電路的兩輸出端分別連接電源裝置的兩電壓輸出端；
[0011]所述功率放大電路在第一輸入端與第二輸入端的電壓差驅動作用下輸出頻率為300-350kHz的正弦波電壓。
[0012]其中，所述信號發生器包括:電阻R0-R7、電容C1、C2、F1、F2、放大器Al、二極體Dl
和場效應管NI ；
[0013]R5與F2並聯，R5 —端接地，R5另一端連接R4 —端、NI柵極，R4另一端連接Dl正極，NI源極接地，NI漏極連接Fl —端，Fl另一端連接R3 —端，R3另一端連接Al反向輸入端，Al反向輸入端還連接RO —端、R6 —端，RO另一端接地；R6另一端、Dl負極均連接Al輸出端；A1正向輸入端連接Rl —端、Cl 一端，Rl另一端、Cl另一端均接地；A1正向輸入端還連接C2 —端，C2另一端連接R2 —端，R2另一端連接Al輸出端；
[0014]Al輸出端連接R7 —端，R7另一端連接信號發生器的輸出端。
[0015]其中，所述功率放大電路包括:電阻R21-R27、電位器RV1、RV2、放大器A2、三極體S1-S4、輸出變壓器Tl ；
[0016]R21 一端、RVl —端連接功率放大電路的第一輸入端，R21另一端連接A2正向輸入端，RVl另一端接地，A2反向輸入端連接R22 —端、R23 一端，R22另一端接地，R23另一端連接Tl輸入線圈一端，Tl輸入線圈另一端接地，A2正向輸入端還連接R27 —端，R27另一端連接RV2 —端、功率放大電路的第二輸入端，RV2另一端接地；
[0017]A2輸出端連接R25 —端，R25另一端連接S2基極、S3基極，S2集電極連接SI基極、R24 一端，R24另一端、SI發射極均連接+36V電源，S3集電極連接R26 —端、S4基極，R26另一端、S4發射極均連接-36V電源，S4集電極、S3發射極、SI集電極和S2發射極均連接Tl輸入線圈一端；T1輸出線圈兩端分別連接功率放大電路的兩輸出端；
[0018]功率放大電路的輸出電壓幅值由RVl調整，輸出電壓幅值穩壓精度由RV2調整。
[0019]其中，所述反饋調節放大電路包括:電阻R31-R37、反饋變壓器T2以及放大器A3 ；
[0020]R31 一端連接反饋調節放大電路的一輸入端，R31另一端連接R32 —端，R32另一端連接R33 —端，R33另一端連接反饋調節放大電路的另一輸入端；T2輸入線圈兩端分別連接R32兩端，Τ2輸出線圈一端連接R35 —端，Τ2輸出線圈另一端接地，A3反向輸入端連接R35另一端、R36 一端，R36另一端連接A3輸出端，A3正向輸入端連接R34 —端，R34另一端接地，A3輸出端還連接R37 —端，R37另一端連接反饋調節放大電路的輸出端；
[0021]當所述電源裝置的輸出電壓發生變化時，通過R32得到分壓信號，分壓信號通過Τ2隔離後送入A3, A3輸出電壓信號到功率放大電路的第二輸入端,與第一輸入端的信號發生器的輸出電壓信號作比較得到一偏差信號，通過該偏差信號調節功率放大器輸出。
[0022]其中，所述信號發生器的輸出電壓為O?10V/300kHz的正弦波電壓；所述功率放大電路的輸出電壓為10-110V/300kHz的正弦波電壓。
[0023]實施本實用新型實施例，具有如下有益效果:
[0024]本實用新型實施例通過輸出頻率300_350kHz的正弦波電壓的信號發生器、用於對信號發生器輸出的正弦波電壓進行放大的功率放大電路、以及用於調節所述功率放大電路的輸出電壓的反饋調節放大電路構成的電源裝置，能夠輸出300-350kHz的穩定的正弦波電壓，為電感式對中檢測器輸出300-350kHz的穩定的正弦波電壓勵磁，提高帶鋼生產線上電感式對中檢測器的穩定度，有效克服由於帶鋼彈跳或傾斜等厚度變化而引起電感式對中檢測器的測量誤差和示值讀數不穩。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是電感式對中檢測器在帶鋼傾斜時的磁場示意圖。
[0027]圖2是電感式對中檢測器在帶鋼彈跳時的磁場示意圖。
[0028]圖3是電感式對中檢測器的接收線圈只接收無遮擋的磁場的示意圖。
[0029]圖4是本實用新型實施例的一種電源裝置的電路圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合本實用新型的附圖對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0031]下面結合圖4對本實用新型實施例的電源裝置進行說明。
[0032]如圖4所示，本實用新型實施例的電感式對中檢測器4的電源裝置包括信號發生器1、功率放大電路2和反饋調節放大電路3。所述信號發生器I的輸出端連接功率放大電路2的第一輸入端(圖4中SI點)，所述反饋調節放大電路3的兩輸入端分別連接功率放大電路2的兩輸出端，反饋調節放大電路3的輸出端連接功率放大電路2的第二輸入端(圖4中S2點)；功率放大電路2的兩輸出端分別連接電源裝置的兩電壓輸出端。
[0033]本實施例中，信號發生器I用於輸出頻率300_350kHz的正弦波電壓，功率放大電路2用於對信號發生器I輸出的正弦波電壓進行放大，反饋調節放大電路3用於調節所述功率放大電路2的輸出電壓。並且,功率放大電路2在第一輸入端與第二輸入端的電壓差(即SI點與S2點之間的電壓差)驅動作用下輸出頻率為300-350kHz的正弦波電壓勵磁。
[0034]進一步的，本實施例的所述信號發生器I具體包括:電阻R0-R7、電容Cl、C2、FUF2、放大器Al、二極體Dl和場效應管NI。其中。R5與F2並聯，R5 一端接地，R5另一端連接R4 —端、NI柵極，R4另一端連接Dl正極，NI源極接地，NI漏極連接Fl —端，Fl另一端連接R3 —端，R3另一端連接Al反向輸入端，Al反向輸入端還連接RO —端、R6 —端，RO另一端接地；R6另一端、Dl負極均連接Al輸出端；A1正向輸入端連接Rl —端、Cl 一端，Rl另一端、Cl另一端均接地；A1正向輸入端還連接C2 —端，C2另一端連接R2 —端，R2另一端連接Al輸出端；A1輸出端連接R7 —端，R7另一端連接信號發生器的輸出端。其中N1、F1、R3、F2和R5 —起觸發啟動Al產生300_350kHz的正弦波。[0035]本實施例中，信號發生器I的振蕩頻率由R1C1、R2C2的參數決定，並與放大器Al組成振蕩迴路，而輸出一個O?10V/300-350kHz的正弦波電壓。此外，信號發生器也可以通過微電子技術來實現，用於產生O?10V/300-350kHz的正弦波輸出電壓，具體實現方式為現有技術，在此不作詳細介紹。
[0036]進一步的，本實施例的功率放大電路2具體包括:電阻R21-R27、電位器RV1、RV2、放大器A2、三極體S1-S4、輸出變壓器Tl。功率放大電路的具體電路如下:
[0037]R21 一端、RVl —端連接功率放大電路2的第一輸入端，R21另一端連接A2正向輸入端，RVl另一端接地，A2反向輸入端連接R22 —端、R23 —端，R22另一端接地，R23另一端連接Tl輸入線圈一端，Tl輸入線圈另一端接地，Tl輸出線圈兩端分別連接功率放大電路2的兩輸出端，A2正向輸入端3還連接R27 —端，R27另一端連接RV2 —端、功率放大電路的第二輸入端，RV2另一端接地。A2輸出端連接R25 —端，R25另一端連接S2基極、S3基極，S2集電極連接SI基極、R24 一端，R24另一端、SI發射極均連接+36V電源，S3集電極連接R26 —端、S4基極，R26另一端、S4發射極均連接-36V電源，S4集電極、S3發射極、SI集電極和S2發射極均連接Tl輸入線圈一端；T1輸出線圈兩端分別連接功率放大電路2的兩輸出端。工作時，功率放大電路2的輸出電壓幅值由RVl調整，輸出電壓幅值穩壓精度由RV2調整。
[0038]功率放大電路2的電壓增益由放大器A2提供，而電流增益由三極體S1、S4提供，功率放大電路2的輸出電壓是通過輸出變壓器Tl給出的，輸入正弦波的振幅取決於放大器A2的負反饋量，反饋量減小，將會提高輸出阻抗，輸出電流受到限制，而且降低了電壓穩定性，而反饋量增大的情況下，輸出電壓和輸出電流的穩定性都會提高。
[0039]較佳的，本實施例的信號發生器I的輸出電壓為O?10V/300kHz的正弦波電壓，功率放大電路2的輸出電壓為10-110V/300kHz的正弦波電壓，具體電壓幅值根據電感式對中檢測器的電感式傳感器的量程決定。
[0040]進一步的，本實施例的反饋調節放大電路3具體包括:電阻R31-R37、反饋變壓器T2以及放大器A3。反饋調節放大電路3的具體電路如下:
[0041]R31 一端連接反饋調節放大電路3的一輸入端，R31另一端連接R32 —端，R32另一端連接R33—端，R33另一端連接反饋調節放大電路的另一輸入端；T2輸入線圈兩端分別連接R32兩端，Τ2輸出線圈一端連接R35 —端，Τ2輸出線圈另一端接地，A3反向輸入端連接R35另一端、R36 一端，R36另一端連接A3輸出端，A3正向輸入端連接R34 —端，R34另一端接地，A3輸出端還連接R37 —端，R37另一端連接反饋調節放大電路3的輸出端。
[0042]本實施例的電源裝置工作時，若所述電源裝置的輸出電壓發生變化，通過R32得到分壓信號，分壓信號通過Τ2隔離後送入A3，A3輸出電壓信號到功率放大電路2的第二輸入端，與第一輸入端的信號發生器I的輸出電壓信號作比較得到一偏差信號，通過該偏差信號調節功率放大器2輸出。其中，上述實施例中各元器件的具體參數本領域技術人員可視實際情況選取，在此不作限定。
[0043]需要說明的是，為了得到良好的輸出穩定性，電源裝置的輸出阻抗需遠小於電源裝置連接的負載阻抗。
[0044]在厚度小於等於0.5mm(例如0.1?0.5mm)的帶鋼對中檢測時,將電感式對中檢測器4的兩電壓輸入端分別連接上述的電源裝置的兩輸出端，以使所述電感式對中檢測器的發射線圈兩端的勵磁頻率達到300-350kHz。試驗表明:對於鐵磁性材料，頻率300kHz集膚效應的集膚深度在20.08 μ m厚層面，頻率在350kHz集膚效應的集膚深度在18.59 μ m厚層面。提供提高電感式對中檢測器的發射線圈的勵磁頻率，可有效克服薄帶鋼因彈跳、傾斜，引起測量誤差和不穩的問題。
[0045]為了得到測量穩定性，電感式對中檢測器4的阻抗必須遠遠大於電源裝置的輸出阻抗。。
[0046]本實用新型的電源裝置原理簡單，容易實現，由於採用了反饋調節放大電路和可調的電位器RVl和RV2，使得電源裝置的穩壓精度達到0.5%?1%，正弦波失真度小於3%，由於電感式對中檢測器對勵磁精度要求不高，因此完全可以滿足使用要求。
[0047]本實用新型根據集膚效應和集膚深度理論，使用高頻300-350kHz頻率的正弦波電源對電感式對中檢測器的發射線圈進行勵磁，使得發射線圈發出的高頻磁場對薄帶鋼表面產生的集膚效應變得非常顯著，以至於這種場量主要集中在帶鋼表面，不會滲透穿過帶鋼，當薄帶鋼發生彈跳、傾斜而引起厚度等變化時，高頻磁場也不會穿過帶鋼而被接收線圈接收，接收線圈這時只接收無遮擋的磁場，因此可有效克服冷軋帶鋼因彈跳、傾斜、等厚度變化而引起測量誤差和示值讀數不穩。
[0048]以上所揭露的僅為本實用新型較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利要求範圍，因此，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，仍屬本實用新型所涵蓋的範圍。
【權利要求】
1.一種電感式對中檢測器的電源裝置，其特徵在於，包括:用於輸出頻率300-350kHz的正弦波電壓的信號發生器、用於對信號發生器輸出的正弦波電壓進行放大的功率放大電路、以及用於調節所述功率放大電路的輸出電壓的反饋調節放大電路； 所述信號發生器的輸出端連接功率放大電路的第一輸入端，所述反饋調節放大電路的兩輸入端分別連接功率放大電路的兩輸出端，反饋調節放大電路的輸出端連接功率放大電路的第二輸入端；功率放大電路的兩輸出端分別連接電源裝置的兩電壓輸出端； 所述功率放大電路在第一輸入端與第二輸入端的電壓差驅動作用下輸出頻率為300-350kHz的正弦波電壓。
2.根據權利要求1所述的電源裝置，其特徵在於，所述信號發生器包括:電阻R0-R7、電容(:1、02、？1、？2、放大器六1、二極體01和場效應管NI ； R5與F2並聯，R5 一端接地，R5另一端連接R4 —端、NI柵極，R4另一端連接Dl正極，NI源極接地，NI漏極連接Fl —端，Fl另一端連接R3 —端，R3另一端連接Al反向輸入端，Al反向輸入端還連接RO —端、R6 一端，RO另一端接地；R6另一端、Dl負極均連接Al輸出端；A1正向輸入端連接Rl —端、Cl 一端，Rl另一端、Cl另一端均接地；A1正向輸入端還連接C2 —端，C2另一端連接R2 —端，R2另一端連接Al輸出端； Al輸出端連接R7 —端，R7另一端連接信號發生器的輸出端。
3.根據權利要求1所述的電源裝置，其特徵在於，所述功率放大電路包括:電阻R21-R27、電位器RV1、RV2、放大器A2、三極體S1-S4、輸出變壓器Tl ； R21 —端、RVl 一端連接功率放大電路的第一輸入端，R21另一端連接A2正向輸入端，RVl另一端接地，A2反向輸入端連接R22 —端、R23 —端，R22另一端接地，R23另一端連接Tl輸入線圈一端，Tl輸入線圈另一端接地，A2正向輸入端還連接R27 —端，R27另一端連接RV2 —端、功率放大電路的第二輸入端，RV2另一端接地； A2輸出端連接R25 —端，R25另一端連接S2基極、S3基極，S2集電極連接SI基極、R24一端，R24另一端、SI發射極均連接+36V電源，S3集電極連接R26 —端、S4基極，R26另一端、S4發射極均連接-36V電源，S4集電極、S3發射極、SI集電極和S2發射極均連接Tl輸入線圈一端；T1輸出線圈兩端分別連接功率放大電路的兩輸出端； 功率放大電路的輸出電壓幅值由RVl調整，輸出電壓幅值穩壓精度由RV2調整。
4.根據權利要求1所述的電源裝置，其特徵在於，所述反饋調節放大電路包括:電阻R31-R37、反饋變壓器T2以及放大器A3 ； R31 一端連接反饋調節放大電路的一輸入端，R31另一端連接R32 —端，R32另一端連接R33 —端，R33另一端連接反饋調節放大電路的另一輸入端；T2輸入線圈兩端分別連接R32兩端，Τ2輸出線圈一端連接R35 —端，Τ2輸出線圈另一端接地，A3反向輸入端連接R35另一端、R36 一端，R36另一端連接A3輸出端，A3正向輸入端連接R34 —端，R34另一端接地，A3輸出端還連接R37 —端，R37另一端連接反饋調節放大電路的輸出端； 當所述電源裝置的輸出電壓發生變化時，通過R32得到分壓信號，分壓信號通過Τ2隔離後送入A3, A3輸出電壓信號到功率放大電路的第二輸入端,與第一輸入端的信號發生器的輸出電壓信號作比較得到一偏差信號，通過該偏差信號調節功率放大器輸出。
5.根據權利要求1所述的電源裝置，其特徵在於，所述信號發生器的輸出電壓為O?10V/300kHz的正弦波電壓；所述功率放大電路的輸出電壓為10-110V/300kHz的正弦波電壓。
【文檔編號】H02M5/297GK203590043SQ201320782770
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】鄒鳳欣, 高增雪 申請人:北京金自天正智能控制股份有限公司