专利名称：感应式金属板厚度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测金属板厚度或位置的仪器，属于电子测量仪器领域。
在金属板印刷机、涂料机、自动冲床等设备的送料机构上，为防止双张或多张板料进入机器，需要检测金属板的厚度。目前多用X射线、核辐射，电磁感应等测量手段检测金属板，这类仪器通常包括测厚仪、由发射头和接收头组成的测头。X射线、核辐射测厚仪的测量精度虽高，但设备成本也偏高。目前已有的电磁感应测厚仪的测量范围较小，测厚仅25mm，发射头和接收头之间的距离仅为40mm。
鉴于上述，本实用新型的目的就是提供一种成本低、测量范围大、测量精度高的金属板厚度测量仪。
为实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案感应式金属板厚度测量仪包括测厚仪、由发射头和接收头组成的测头，其特征在于测厚仪由机箱、电源、高频振荡器、功率放大器、测量放大器、电压比较器、开关量输出器构成；发射头和接收头均由外壳、外壳内的线圈和热敏电阻构成，线圈和热敏电阻串联；高频振荡器的输出经功率放大器接入发射头，发射头的输出耦合到接收头，接收头的输出经测量放大器接电压比较器的输入，电压比较器的输出驱动开关量输出器。
在本实用新型的具体实施措施中所述高频振荡器是由运算放大器、接在该运算放大器的同相输入端和地之间的电阻、接在该运算放大器的反相输入端和地之间的电容、分别接在该运算放大器的输出端和两个输入端之间的两个反馈电阻所构成的深度负反馈振荡电路。
所述线圈为蜂房式空心线圈。
所述开关量输出器由发光二极管和继电器串联构成，所述测量放大器的输出接所述电压比较器的反相输入端，所述电压比较器的同相输入端接比较电压。
本实用新型具有下列优点1．由于高频振荡器采用深度负反馈振荡电路，故电性能稳定，电路简单，频率稳定性可达0.01％；2．由于线圈采用蜂房式绕法，分布电容小，使得发射回路和接收回路工作于强制振荡状态，远离谐振点，故大大减低了温度等因素引起参数偏移时的电磁场参数偏移，提高了稳定性；3．由于串入热敏电阻，其特性为负温度系数，使其参数选择与线圈铜电阻温度系数相匹配，可补偿室温波动范围内的总电阻变化，与上款优点配合，可使信号稳定度达到0.1％数量级；4．由于其结构简单，故成本得以降低；
5．由于采用了功率放大器和测量放大器，故测量范围大，其发射头和接收头的间距最大可达2m，所检测金属板的厚度可达250mm。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1是本实用新型的电路原理图。
本实用新型包括测厚仪、由发射头和接收头组成的测头。测厚仪由机箱、电源、高频振荡器、功率放大器、测量放大器、电压比较器、开关量输出器构成；发射头和接收头均由外壳、外壳内的线圈和热敏电阻构成，线圈和热敏电阻串联。高频振荡器的输出经功率放大器接入发射头，发射头的输出耦合到接收头，接收头的输出经测量放大器接电压比较器的输入，电压比较器的输出驱动开关量输出器。
请参见图1。变压器B1、整流桥D7～D10、稳压集成电路IC5～IC6、滤波电容C7～C10组成正负电源电路。高频振荡器是由运算放大器IC1、接在IC1的同相输入端和地之间的电阻R3、接在IC1的反相输入端和地之间的电容C1、分别接在IC1的输出端和两个输入端之间的两个反馈电阻R1和R2所构成的深度负反馈振荡电路，其中C1采用聚碳酸酯电容，R1～R3为低温度系数精密电阻，它们可使振荡频率稳定性达到0.01％。功率放大器由两个晶体管T1和T2并接构成，它们的集-射极间分别接有二极管D1和D2。装在发射头外壳内的线圈L1和热敏电阻RT1串联回路构成发射头，装在接收头外壳内的线圈L2和热敏电阻RT2串联回路构成接收头，线圈L1和L2均为蜂房式空心线圈，发射头和接收头的构造相同，但两者的线圈和热敏电阻的参数不同。采用空心线圈的目的是减小分布电容，使得发射回路和接收回路工作于强制振荡状态，远离谐振点，可减低温度等因素引起参数偏移时的电磁场参数偏移，提高稳定性；采用热敏电阻的目的是其特性为负温度系数，选择其参数与线圈铜电阻温度系数相匹配，可补偿室温波动范围内的总电阻变化，使信号稳定。测量放大器由运算放大器IC2、电阻R4～R7、电容C2～C3、二极管D3～D4组成。电压比较器由运算放大器IC3、电阻R8和R10～R11、电容C4、电位器W1组成，IC3的同相输入端接比较电压，该比较电压由正负电源经电阻R10和电位器W1给定。开关量输出器由发光二极管LED1和继电器J1串联构成。
其中高频振荡器中IC1的输出接功率放大器中两个晶体管T1～T2的基极，功率放大器的输出经插头CH1接发射头，发射头的输出耦合到接收头，接收头的输出经插头CH1接测量放大器中IC2的反相输入端，IC2的输出接电压比较器中IC3的反相输入端，电压比较器的输出驱动开关量输出器。
下面叙述本仪器的工作原理。
高频振荡器产生稳定的振荡波形，再经功率放大器放大后送入发射头，在发射头的线圈中产生电磁场，此电磁场在穿过发射头和接收头之间的金属板中产生涡流，该涡流一方面造成能量损耗，一方面产生反磁场，使得接收头所接收的信号随金属板的厚度增加而减弱，将接收头的信号放大后再与表征金属板厚度给定值的比较电压比较，由比较的结果决定机器是否需要停车。
当穿过发射头和接收头之间的金属板的厚度超出给定厚度时，接收头加到电压比较器反相输入端的信号弱于比较电压，于是比较器输出高电平，点亮LED1，并使J1得电，J1得电后，其接点立即将机器断电刹车，防止事故发生。
对于薄金属板，由于其造成的能量损耗和反磁场都比较小，故不易测量。此时可加大电容C1的容量，使高频振荡器的振荡频率随之增高，这样便可加大薄金属板造成的能量损耗和反磁场。
当金属板厚度增加时，其造成的能量损耗和反磁场也会加大。由于空心线圈产生的电磁场较弱，因此为了提高测量精度，需相应加大发射头发射的电磁场，这时可在线圈中插入NX-100铁氧体磁芯(适用于厚板)或MXD-200铁氧体磁芯(适用于特厚板)。
若将图中虚框内的电压比较器加入，构成双路电压比较器，则可进行金属板厚的上下限检测当下路比较器有信号输出而上路无输出时，表明板厚在上限之下、下限之上，属于正常；当两路比较器均有信号输出时，表示超上限；当两路比较器均无信号输出时，表示超下限。
本仪器可有以下三种用途1．用于金属板材连续测厚及监视控制；2．用于生产线上防止双张、多张板料粘在一起同时进入送料机，确保单板材输送到工位；3．与高温测头配合，可用于热轧机自动控制板厚。
当用于上述第1、3项用途时，须在电压比较器的输入端并联电压电流转换器，将测量放大器输出的电平转化为4～20mA电流信号，经整定后，该电流信号所代表的物理量程即为金属板厚度。
本仪器可取代X射线、核辐射等测量手段检测金属板，测量精度达到与其同等的水平。
权利要求1．一种感应式金属板厚度测量仪，包括测厚仪、由发射头和接收头组成的测头，其特征在于所述测厚仪由机箱、电源、高频振荡器、功率放大器、测量放大器、电压比较器、开关量输出器构成；所述发射头和接收头均由外壳、外壳内的线圈和热敏电阻构成，线圈和热敏电阻串联；高频振荡器的输出经功率放大器接入发射头，发射头的输出耦合到接收头，接收头的输出经测量放大器接电压比较器的输入，电压比较器的输出驱动开关量输出器。
2．如权利要求1所述的感应式金属板厚度测量仪，其特征在于所述高频振荡器是由运算放大器、接在该运算放太器的同相输入端和地之间的电阻、接在该运算放大器的反相输入端和地之间的电容、分别接在该运算放大器的输出端和两个输入端之间的两个反馈电阻所构成的深度负反馈振荡电路。
3．如权利要求1所述的感应式金属板厚度测量仪，其特征在于所述线圈为蜂房式空心线圈。
4．如权利要求1所述的感应式金属板厚度测量仪，其特征在于所述开关量输出器由发光二极管和继电器串联构成，所述测量放大器的输出接所述电压比较器的反相输入端，所述电压比较器的同相输入端接比较电压。
5．如权利要求4所述的感应式金属板厚度测量仪，其特征在于所述电压比较器的输入端并联电压电流转换器。
专利摘要本测量仪包括测厚仪、由发射头和接收头组成的测头,测厚仪由机箱、电源、高频振荡器、功率放大器、测量放大器、电压比较器、开关量输出器构成;发射头和接收头均由外壳、外壳内的线圈和热敏电阻构成,线圈和热敏电阻串联;高频振荡器的输出经功率放大器接入发射头,发射头的输出耦合到接收头,接收头的输出经测量放大器接电压比较器的输入,电压比较器的输出驱动开关量输出器。其成本低、测量范围大、测量精度高。
文档编号G01B7/02GK2315528SQ98203130
公开日1999年4月21日 申请日期1998年4月3日 优先权日1998年4月3日
发明者金宗维 申请人:北京自动化技术研究院