Датчик толщины

Сафз Советскнк Сфцмадистнческнк Ресдублик(22) Заявлено 040479 (21) 2745 бб 9/22-02с присоединением заявки йо(23) ПриоритетОпубликовано 15 Л 2,81, Бюллетень М 9 бДата опубликования описания 15,02,81(51)М, Кл. В 21 В 37/02 ГосударствемныЯ коюнтет СССР по делаю нзобретеннЯ н открытнЯ(72) Автор . изобретения Н.И. Бражников 1 аявитель 54) ДАТЧИК ТО ный каныходаравляютомати в чер 10 алков е еэ15 Изобретение относится к ав эации прокатного производства ной и цветной металлургии.Известна система автоматического регулирования толщины (САРТ) тонко- листового материала в прокатном стане, в которой для Формирования управляющего воздействия используются источники проникающего излучения, а воздействие ведется на раствор в посредством нажимного приспособл ния 1),Недостатком этой системы вследствие использования на существующих станах источника и приемника проникающих излучений для Формирования управляющего воздействия на регулятор является значительное временное запаздывание. Это обусловлено невозможностью размещения известных источников непосредственно у валков стана и влиянием экрана на точность информации при малых толщинах полосы, например, фольги.Наиболее близко к предлагаемому устройство, содержащее излучающий и приемный акустические преобразователи, устанавливаемые вблизи валков прокатного стана по сторонам выкатываемой полосы, импульсный ге нератор, приемный блок, опор и дифференциальный блок, с в которого снимается в САРТ уп щее воздействие (2 .Однако обеспечивая высокую чувст вительность и воэможность формирования управляющего воздействия на чистовом (последнем)проходе выкаты ваемой ленты, это устройство не обе спечивает этой функции на промежуточных проходах, где толщина ленты значительно выае. Обусловлено это пониженным верхним пределом воздействия при использовании стандартных излучателей и приемников с поршневым пьезоэлементами с толщиной, на порядок меньшей их диаметра.Цель изобретения - расширение предела измерения толщины полосы.Поставленная цель достигается тем, что в датчике каждый из преобразователей выполнен с пъезоэлементом в виде диска с диаметром, равным его толщине, а корпус преобразователя выполнен с цилиндрическим торцовым уступом с отношением его высоты и ширины к диаметру пъезоэлемента равным 0,03 и с внутренней цилйндрической выточкой, обеспечивающей воздушный зазор междубокоными поверхностями корпуса ипъезоэлемента, равный четверти длинынолны ультразвуковых колебаний в воздухе на резонансной частоте пъезоэлемента, причем указанный уступиспользуется для закрепления, например, токопронодящим клеем пъезоэлемента по периметру его рабочей плоскости.На Фиг. 1 представлена блок-схемадатчика; на фиг. 2 - внутренняяструктура акустического преобразо Ователя,Датчик толщины содержит излучающий и приемный акустические преобразонатели 1 и 2, устанавливаемыенблизи валков 3 и 4 прокатного станапо сторонам выкатываемой полосы 5,последовательно соединенные приемныйблок б, подключенный к приемному преобразователю 2, дифференциальный блок7, опорный канал 8, импульсный ге Онератор 9, одним из выходов подключенный к излучающему преобразователю1, и индикатор 10, подключенный квыходу дифференциального блока 7,с выхода 11 которого снимается нуправляющий блок 12 САРТ управляющеевоздействие. В приемный блок б входят последовательно соединенные генератор 13 стробирующих импульсов,входом подключенный к импульсномугенератору 9, селекторный усилитель Зф14, вход которого соединен с приемнымпреобразователем 2, и пиковый детектор 15, выходом соединенный совходом дифференциального блока 7.Опорный канал 8 состоит из последонательно соединенных подключенного кгенератору 9 эмиттерного повторителя 16, полосового фильтра 17, пикового детектора 18 и регулируемогозадатчика 19 опорного сигнала,соединенного с опорным входом дифференциального блока 7.Излучатель 1 ультразвуковойимпульсной волны и приемник 2 выполнены н ниде идентичных преобразона-4 телей, каждый из которых содержит металлический корпус 20 и пъеэоэлемент 21 из керамики цирконата тита- ната свинца ЦТСдиаметром Д и высотой Н с металлизированными об кладками 22 и 23, закрепленный (например, посредством токопронодящего клея) на торцовом цилиндрическомуступе 24 н корпусе. 20 с зазором 25 между внешней поверхностью пъезоэлвмента и внутренней поверхностью корпуса. Электрическое соединение потенциальной обкладки 22 пъезоэлемен" та 21 с токоведущей жилой коаксиального кабеля 26 (соединяющим преобразователь соотнетственно с импульсным 60 генератором 9 или приемным блоком 6) осуществляется посредством пружинного контакта 27, закрепленного в резьбоной изоляционной втулке 28.Нулевая обкладка 23 электрически 65 контактно соединяется с торцом уступа 24 шириной Ь металлическогокорпуса 20 и через него и резьбовосочленяемую с ним металлическуюкрышку 29 с экранной оплеткой кабеля,прижатой к крышке резьбовой втулкой28. Кабель 26 закрепляется в крышкеуплотненным кольцом 30, сжатымвтулкой 28,Принцип действия датчика толщинызаключается в следующем.Перед началом прокатки материалаустанавливают требуемые значения натяжения и раствора валков 3 и 4 посредством регуляторов (не показаны) .Толщину выкатываемой полосы 5 регулируют, изменяя с помощью управляющего блока 12, на который поступаетуправляющее воздействие, напримерраствор валков либо скорость прокатки. В процессе регулирования толщины в воздухе в зоне, находящейсявблизи валков прокатного стана, например у нижнего валка 4, (фиг.1) понормали к плоскости выходящей извалков полосы 5 излучают посредствомакустического преобразователя 1 импульсную волну ультразвуковых колебаний. Возбуждение преобразователя1 осуществляется импульсами генератора 9, поступающими с большойскважностью по коаксиальному кабелю26 через пружинный контакт 27 на потенциальную обкладку 22 пъезоэлемента 21, который под воздействиемимпульсов генератора возбуждаетсяблагодаря равенству (или близости)диаметра Д и высоты Н, как потолщине, так и по радиусу. Возникшие суммарные колебания пъезоэлемента имеют одинаковую частоту и резонируют между собой, значительноповышая общий уровень излучаемойн воздух, а следовательно,и в выкатываемую полосу 5 импульсной волны. При этом согласованию радиального и толщинного реэонансон пъезоэлемента и, следовательно, повышению,общего уровня излучения способствуют также выбор зазора 25 близкимк величине, равной четверти длиныволны ультразвуковых колебаний ввоздухе (или нечетному количествучетвертей длин волн). На улучшениеуказанного согласонания направленотакже и выполнение торцового уступа24 с высотой а и шириной б , напорядок меньшими диаметра пъезоэлемента 21 и составляющими величину0,03 диаметра. Создаваемый в результате указанных технических решений эффект повышения уровня импульсной волны, вводимой в выкатываемую полосу 5, существенно расширяет верхний предел толщин полосы, при котором обеспечивается требуемое превышение уровня прошедшей через полосу волны над804032 Фи Риг.2 оставитель А, ехред М. Федо осим акаренко орректо ктор А ираж 899И Государсделам изоМосква,Подписновенного комитета СССРретений и открытий-35, Раушская наб., д,10757/8 И 5 11303 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектна общим уровнем внешних акустических помех.Приемник 2 производит прием в воздухе прошедшей полосу импульсной волны в зоне у верхнего валка 3 и преобразует его в импульсный электрический сигнал, который идет в селекторный усилитель 14, управляемый стробирующими импульсами генератора 13, запускаемого импульсами генера-.тора 9, В блоке 14 сигнал несущий информацию о толщине материала отделяется от реверберационных помех и поступает через пиковый детектор 15 в блок 7, куда поступает также опорный сигнал задатчика 19, по амплитуде равный выходному сигналу пикового детектора 15 при номинальной толщине выкатываемой полосы 5.Разностный сигнал, представляющий собой управляющее воздействие, по амплитуде пропорциональное отклонению толщины выкатываемой полосы от требуемого номинала, в управляющем блоке 12 используется для обратно направленногоизменения, например, раствора валков или скорости прокатки. Это изменение приводит к устранению возникшего в процессе прокатки указанного отклонения толщины от номинала,Формула изобретенияДатчик толщины, содержащий излучающий и приемный акустические преобразователи, установленные по сторонам выкатываемой полосы, импульсный генератор, первый выход которогсоединен с первым входом приемногоблока, второй выход соединен с излучающим преобразователем, а третийвыход - с опорным каналом, дифференциальный блок, первый вход которогосоединен с выходом приемного блока,а второй вход - с выходом опорногоканала, причем второй вход приемногоблока соединен с выходом приемногопреобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширенияпредела измерения толщины полосы,каждый из преобразователей выполнен15 с пъезоэлементом в виде диска сдиаметром, равным его толщине, акорпус преобразователя выполнен сцилиндрическим торцовым уступом сотношением его высоты и ширины кЩ диаметру равным 0,03 и с внутреннейцилиндрической выточкой, равнойчетверти длины волны, ультразвуковыхколебаний в воздухе на резонанснойчастоте пъезоэлемента, причем науступе закреплен токопроводящимклеем пъезоэлемент.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 1934 б, кл, В 21 В 37,/02, 1985;2. Авторское свидетельство СССРИ 535124, кл. В 21 В 37,/02, 1976.