一种电感式对中检测器的电源装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电感式对中检测器的电源装置，包括：用于输出频率300-350kHz的正弦波电压的信号发生器、用于对信号发生器输出的正弦波电压进行放大的功率放大电路、以及用于调节所述功率放大电路的输出电压的反馈调节放大电路；所述功率放大电路在第一输入端与第二输入端的电压差驱动作用下输出频率为300-350kHz的正弦波电压励磁。通过本实用新型的技术方案，能够提高带钢生产线上电感式对中检测器的稳定度，有效克服由于带钢弹跳或倾斜等厚度变化而引起电感式对中检测器的测量误差和示值读数不稳。
【专利说明】—种电感式对中检测器的电源装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械、电子、电磁学一体化检测领域，尤其涉及在冷轧带钢生产线对中检测过程中的电感式对中检测器的电源装置。
【背景技术】
[0002]在冷轧带钢连续生产线中，加工的带钢在运送过程中易偏离机组中心线，降低了产品质量，严重影响生产的正常运行。因此实际生产中常采用对中检测方法对带材的跑偏进行控制。电感式对中检测(又称纠偏测量)不受外界恶劣环境的影响，广泛应用在冷轧带钢生产线中。
[0003]电感式对中检测基于电磁感应原理，如图3所示，电感式对中检测器的核心为电感式传感器，具体包括两个电感式传感器，每个电感式传感器均包括一个发射线圈和一个接收线圈，所述发射线圈与接收线圈以待检测的带钢为中心对称设置。当发射线圈中通过可控的正弦交变电压时，在发射线圈的周围产生一交变的磁场，对应的在接收线圈中产生感应电动势。
[0004]带钢对中检测时，若发射线圈和接收线圈之间有带钢通过，在接收线圈中产生的感应电动势与线圈内带钢的宽度变化量和厚度成反比。例如，当带钢处于中间位置时，两边接收线圈输出相同；当带钢向左跑偏时，左侧接收线圈的输出信号减小，右侧接收线圈的输出信号增加。这两个信号经处理后送往控制系统，由控制系统完成带钢的对中调整。
[0005]根据电磁学的集肤效应和集肤深度理论，频率越低集肤效应影响越小，肌肤深度渗透越显著。经调研发现，电感式对中检测器对于厚度在0.5?1.5_带钢，当带钢发生倾斜及弹跳的情况下测量误差并不明显，但对于0.1?0.5_薄带钢，在带钢发生倾斜及弹跳和厚度变化的情况下，测量误差变化很明显。
[0006]在实际应用中，目前的电感式对中测量系统的励磁频率大都在中频或20kHz以内，集肤深度渗透层面较深。由于开卷和卷取时带钢的倾斜会引起发射线圈和接收线圈之间的带钢的厚度和宽度变化(如图1所示)，或者由于带钢弹跳会产生发射线圈、接收线圈与带钢之间距离的变化(如图2所示)，这些变化都将引起电感式对中检测器的测量误差和示值读数不稳。尤其是对于薄带钢(例如0.1?0.5mm)的对中检测，测量误差变化明显。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于提出一种电感式对中检测器的电源装置，能够输出300-350kHz的稳定的正弦波电压，提高了带钢生产线上电感式对中检测器的稳定度，有效克服由于带钢弹跳或倾斜等厚度变化而引起电感式对中检测器的测量误差和示值读数不稳。
[0008]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0009]一种电感式对中检测器的电源装置，包括:用于输出频率300_350kHz的正弦波电压的信号发生器、用于对信号发生器输出的正弦波电压进行放大的功率放大电路、以及用于调节所述功率放大电路的输出电压的反馈调节放大电路；
[0010]所述信号发生器的输出端连接功率放大电路的第一输入端，所述反馈调节放大电路的两输入端分别连接功率放大电路的两输出端，反馈调节放大电路的输出端连接功率放大电路的第二输入端；功率放大电路的两输出端分别连接电源装置的两电压输出端；
[0011]所述功率放大电路在第一输入端与第二输入端的电压差驱动作用下输出频率为300-350kHz的正弦波电压。
[0012]其中，所述信号发生器包括:电阻R0-R7、电容C1、C2、F1、F2、放大器Al、二极管Dl
和场效应管NI ；
[0013]R5与F2并联，R5 —端接地，R5另一端连接R4 —端、NI栅极，R4另一端连接Dl正极，NI源极接地，NI漏极连接Fl —端，Fl另一端连接R3 —端，R3另一端连接Al反向输入端，Al反向输入端还连接RO —端、R6 —端，RO另一端接地；R6另一端、Dl负极均连接Al输出端；A1正向输入端连接Rl —端、Cl 一端，Rl另一端、Cl另一端均接地；A1正向输入端还连接C2 —端，C2另一端连接R2 —端，R2另一端连接Al输出端；
[0014]Al输出端连接R7 —端，R7另一端连接信号发生器的输出端。
[0015]其中，所述功率放大电路包括:电阻R21-R27、电位器RV1、RV2、放大器A2、三极管S1-S4、输出变压器Tl ；
[0016]R21 一端、RVl —端连接功率放大电路的第一输入端，R21另一端连接A2正向输入端，RVl另一端接地，A2反向输入端连接R22 —端、R23 一端，R22另一端接地，R23另一端连接Tl输入线圈一端，Tl输入线圈另一端接地，A2正向输入端还连接R27 —端，R27另一端连接RV2 —端、功率放大电路的第二输入端，RV2另一端接地；
[0017]A2输出端连接R25 —端，R25另一端连接S2基极、S3基极，S2集电极连接SI基极、R24 一端，R24另一端、SI发射极均连接+36V电源，S3集电极连接R26 —端、S4基极，R26另一端、S4发射极均连接-36V电源，S4集电极、S3发射极、SI集电极和S2发射极均连接Tl输入线圈一端；T1输出线圈两端分别连接功率放大电路的两输出端；
[0018]功率放大电路的输出电压幅值由RVl调整，输出电压幅值稳压精度由RV2调整。
[0019]其中，所述反馈调节放大电路包括:电阻R31-R37、反馈变压器T2以及放大器A3 ；
[0020]R31 一端连接反馈调节放大电路的一输入端，R31另一端连接R32 —端，R32另一端连接R33 —端，R33另一端连接反馈调节放大电路的另一输入端；T2输入线圈两端分别连接R32两端，Τ2输出线圈一端连接R35 —端，Τ2输出线圈另一端接地，A3反向输入端连接R35另一端、R36 一端，R36另一端连接A3输出端，A3正向输入端连接R34 —端，R34另一端接地，A3输出端还连接R37 —端，R37另一端连接反馈调节放大电路的输出端；
[0021]当所述电源装置的输出电压发生变化时，通过R32得到分压信号，分压信号通过Τ2隔离后送入A3, A3输出电压信号到功率放大电路的第二输入端,与第一输入端的信号发生器的输出电压信号作比较得到一偏差信号，通过该偏差信号调节功率放大器输出。
[0022]其中，所述信号发生器的输出电压为O?10V/300kHz的正弦波电压；所述功率放大电路的输出电压为10-110V/300kHz的正弦波电压。
[0023]实施本实用新型实施例，具有如下有益效果:
[0024]本实用新型实施例通过输出频率300_350kHz的正弦波电压的信号发生器、用于对信号发生器输出的正弦波电压进行放大的功率放大电路、以及用于调节所述功率放大电路的输出电压的反馈调节放大电路构成的电源装置，能够输出300-350kHz的稳定的正弦波电压，为电感式对中检测器输出300-350kHz的稳定的正弦波电压励磁，提高带钢生产线上电感式对中检测器的稳定度，有效克服由于带钢弹跳或倾斜等厚度变化而引起电感式对中检测器的测量误差和示值读数不稳。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是电感式对中检测器在带钢倾斜时的磁场示意图。
[0027]图2是电感式对中检测器在带钢弹跳时的磁场示意图。
[0028]图3是电感式对中检测器的接收线圈只接收无遮挡的磁场的示意图。
[0029]图4是本实用新型实施例的一种电源装置的电路图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合本实用新型的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]下面结合图4对本实用新型实施例的电源装置进行说明。
[0032]如图4所示，本实用新型实施例的电感式对中检测器4的电源装置包括信号发生器1、功率放大电路2和反馈调节放大电路3。所述信号发生器I的输出端连接功率放大电路2的第一输入端(图4中SI点)，所述反馈调节放大电路3的两输入端分别连接功率放大电路2的两输出端，反馈调节放大电路3的输出端连接功率放大电路2的第二输入端(图4中S2点)；功率放大电路2的两输出端分别连接电源装置的两电压输出端。
[0033]本实施例中，信号发生器I用于输出频率300_350kHz的正弦波电压，功率放大电路2用于对信号发生器I输出的正弦波电压进行放大，反馈调节放大电路3用于调节所述功率放大电路2的输出电压。并且,功率放大电路2在第一输入端与第二输入端的电压差(即SI点与S2点之间的电压差)驱动作用下输出频率为300-350kHz的正弦波电压励磁。
[0034]进一步的，本实施例的所述信号发生器I具体包括:电阻R0-R7、电容Cl、C2、FUF2、放大器Al、二极管Dl和场效应管NI。其中。R5与F2并联，R5 一端接地，R5另一端连接R4 —端、NI栅极，R4另一端连接Dl正极，NI源极接地，NI漏极连接Fl —端，Fl另一端连接R3 —端，R3另一端连接Al反向输入端，Al反向输入端还连接RO —端、R6 —端，RO另一端接地；R6另一端、Dl负极均连接Al输出端；A1正向输入端连接Rl —端、Cl 一端，Rl另一端、Cl另一端均接地；A1正向输入端还连接C2 —端，C2另一端连接R2 —端，R2另一端连接Al输出端；A1输出端连接R7 —端，R7另一端连接信号发生器的输出端。其中N1、F1、R3、F2和R5 —起触发启动Al产生300_350kHz的正弦波。[0035]本实施例中，信号发生器I的振荡频率由R1C1、R2C2的参数决定，并与放大器Al组成振荡回路，而输出一个O?10V/300-350kHz的正弦波电压。此外，信号发生器也可以通过微电子技术来实现，用于产生O?10V/300-350kHz的正弦波输出电压，具体实现方式为现有技术，在此不作详细介绍。
[0036]进一步的，本实施例的功率放大电路2具体包括:电阻R21-R27、电位器RV1、RV2、放大器A2、三极管S1-S4、输出变压器Tl。功率放大电路的具体电路如下:
[0037]R21 一端、RVl —端连接功率放大电路2的第一输入端，R21另一端连接A2正向输入端，RVl另一端接地，A2反向输入端连接R22 —端、R23 —端，R22另一端接地，R23另一端连接Tl输入线圈一端，Tl输入线圈另一端接地，Tl输出线圈两端分别连接功率放大电路2的两输出端，A2正向输入端3还连接R27 —端，R27另一端连接RV2 —端、功率放大电路的第二输入端，RV2另一端接地。A2输出端连接R25 —端，R25另一端连接S2基极、S3基极，S2集电极连接SI基极、R24 一端，R24另一端、SI发射极均连接+36V电源，S3集电极连接R26 —端、S4基极，R26另一端、S4发射极均连接-36V电源，S4集电极、S3发射极、SI集电极和S2发射极均连接Tl输入线圈一端；T1输出线圈两端分别连接功率放大电路2的两输出端。工作时，功率放大电路2的输出电压幅值由RVl调整，输出电压幅值稳压精度由RV2调整。
[0038]功率放大电路2的电压增益由放大器A2提供，而电流增益由三极管S1、S4提供，功率放大电路2的输出电压是通过输出变压器Tl给出的，输入正弦波的振幅取决于放大器A2的负反馈量，反馈量减小，将会提高输出阻抗，输出电流受到限制，而且降低了电压稳定性，而反馈量增大的情况下，输出电压和输出电流的稳定性都会提高。
[0039]较佳的，本实施例的信号发生器I的输出电压为O?10V/300kHz的正弦波电压，功率放大电路2的输出电压为10-110V/300kHz的正弦波电压，具体电压幅值根据电感式对中检测器的电感式传感器的量程决定。
[0040]进一步的，本实施例的反馈调节放大电路3具体包括:电阻R31-R37、反馈变压器T2以及放大器A3。反馈调节放大电路3的具体电路如下:
[0041]R31 一端连接反馈调节放大电路3的一输入端，R31另一端连接R32 —端，R32另一端连接R33—端，R33另一端连接反馈调节放大电路的另一输入端；T2输入线圈两端分别连接R32两端，Τ2输出线圈一端连接R35 —端，Τ2输出线圈另一端接地，A3反向输入端连接R35另一端、R36 一端，R36另一端连接A3输出端，A3正向输入端连接R34 —端，R34另一端接地，A3输出端还连接R37 —端，R37另一端连接反馈调节放大电路3的输出端。
[0042]本实施例的电源装置工作时，若所述电源装置的输出电压发生变化，通过R32得到分压信号，分压信号通过Τ2隔离后送入A3，A3输出电压信号到功率放大电路2的第二输入端，与第一输入端的信号发生器I的输出电压信号作比较得到一偏差信号，通过该偏差信号调节功率放大器2输出。其中，上述实施例中各元器件的具体参数本领域技术人员可视实际情况选取，在此不作限定。
[0043]需要说明的是，为了得到良好的输出稳定性，电源装置的输出阻抗需远小于电源装置连接的负载阻抗。
[0044]在厚度小于等于0.5mm(例如0.1?0.5mm)的带钢对中检测时,将电感式对中检测器4的两电压输入端分别连接上述的电源装置的两输出端，以使所述电感式对中检测器的发射线圈两端的励磁频率达到300-350kHz。试验表明:对于铁磁性材料，频率300kHz集肤效应的集肤深度在20.08 μ m厚层面，频率在350kHz集肤效应的集肤深度在18.59 μ m厚层面。提供提高电感式对中检测器的发射线圈的励磁频率，可有效克服薄带钢因弹跳、倾斜，引起测量误差和不稳的问题。
[0045]为了得到测量稳定性，电感式对中检测器4的阻抗必须远远大于电源装置的输出阻抗。。
[0046]本实用新型的电源装置原理简单，容易实现，由于采用了反馈调节放大电路和可调的电位器RVl和RV2，使得电源装置的稳压精度达到0.5%?1%，正弦波失真度小于3%，由于电感式对中检测器对励磁精度要求不高，因此完全可以满足使用要求。
[0047]本实用新型根据集肤效应和集肤深度理论，使用高频300-350kHz频率的正弦波电源对电感式对中检测器的发射线圈进行励磁，使得发射线圈发出的高频磁场对薄带钢表面产生的集肤效应变得非常显著，以至于这种场量主要集中在带钢表面，不会渗透穿过带钢，当薄带钢发生弹跳、倾斜而引起厚度等变化时，高频磁场也不会穿过带钢而被接收线圈接收，接收线圈这时只接收无遮挡的磁场，因此可有效克服冷轧带钢因弹跳、倾斜、等厚度变化而引起测量误差和示值读数不稳。
[0048]以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利要求范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种电感式对中检测器的电源装置，其特征在于，包括:用于输出频率300-350kHz的正弦波电压的信号发生器、用于对信号发生器输出的正弦波电压进行放大的功率放大电路、以及用于调节所述功率放大电路的输出电压的反馈调节放大电路； 所述信号发生器的输出端连接功率放大电路的第一输入端，所述反馈调节放大电路的两输入端分别连接功率放大电路的两输出端，反馈调节放大电路的输出端连接功率放大电路的第二输入端；功率放大电路的两输出端分别连接电源装置的两电压输出端； 所述功率放大电路在第一输入端与第二输入端的电压差驱动作用下输出频率为300-350kHz的正弦波电压。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述信号发生器包括:电阻R0-R7、电容(:1、02、？1、？2、放大器六1、二极管01和场效应管NI ； R5与F2并联，R5 一端接地，R5另一端连接R4 —端、NI栅极，R4另一端连接Dl正极，NI源极接地，NI漏极连接Fl —端，Fl另一端连接R3 —端，R3另一端连接Al反向输入端，Al反向输入端还连接RO —端、R6 一端，RO另一端接地；R6另一端、Dl负极均连接Al输出端；A1正向输入端连接Rl —端、Cl 一端，Rl另一端、Cl另一端均接地；A1正向输入端还连接C2 —端，C2另一端连接R2 —端，R2另一端连接Al输出端； Al输出端连接R7 —端，R7另一端连接信号发生器的输出端。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述功率放大电路包括:电阻R21-R27、电位器RV1、RV2、放大器A2、三极管S1-S4、输出变压器Tl ； R21 —端、RVl 一端连接功率放大电路的第一输入端，R21另一端连接A2正向输入端，RVl另一端接地，A2反向输入端连接R22 —端、R23 —端，R22另一端接地，R23另一端连接Tl输入线圈一端，Tl输入线圈另一端接地，A2正向输入端还连接R27 —端，R27另一端连接RV2 —端、功率放大电路的第二输入端，RV2另一端接地； A2输出端连接R25 —端，R25另一端连接S2基极、S3基极，S2集电极连接SI基极、R24一端，R24另一端、SI发射极均连接+36V电源，S3集电极连接R26 —端、S4基极，R26另一端、S4发射极均连接-36V电源，S4集电极、S3发射极、SI集电极和S2发射极均连接Tl输入线圈一端；T1输出线圈两端分别连接功率放大电路的两输出端； 功率放大电路的输出电压幅值由RVl调整，输出电压幅值稳压精度由RV2调整。
4.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述反馈调节放大电路包括:电阻R31-R37、反馈变压器T2以及放大器A3 ； R31 一端连接反馈调节放大电路的一输入端，R31另一端连接R32 —端，R32另一端连接R33 —端，R33另一端连接反馈调节放大电路的另一输入端；T2输入线圈两端分别连接R32两端，Τ2输出线圈一端连接R35 —端，Τ2输出线圈另一端接地，A3反向输入端连接R35另一端、R36 一端，R36另一端连接A3输出端，A3正向输入端连接R34 —端，R34另一端接地，A3输出端还连接R37 —端，R37另一端连接反馈调节放大电路的输出端； 当所述电源装置的输出电压发生变化时，通过R32得到分压信号，分压信号通过Τ2隔离后送入A3, A3输出电压信号到功率放大电路的第二输入端,与第一输入端的信号发生器的输出电压信号作比较得到一偏差信号，通过该偏差信号调节功率放大器输出。
5.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述信号发生器的输出电压为O?10V/300kHz的正弦波电压；所述功率放大电路的输出电压为10-110V/300kHz的正弦波电压。
【文档编号】H02M5/297GK203590043SQ201320782770
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】邹凤欣, 高增雪 申请人:北京金自天正智能控制股份有限公司