轧制力前置信号处理系统及方法，轧制力测量系统及方法与流程

1.本发明涉及轧制力测量技术领域，特别是涉及一种轧制力前置信号处理系统及方法，轧制力测量系统及方法。


背景技术：

2.金属在轧制过程中作用在轧辊上的压力被称之为轧制力，它是轧机的基本负荷参数之一，准确的测量出轧制力的大小，对合理安排轧制工艺起着重要作用。轧制力的检测和控制就成为热轧自动化生产中至关重要的一个因素。
3.轧制力可通过轧制力测量系统进行检测。目前，轧制力测量系统不具有抗电磁干扰，在各种强电磁场、污染严重、高温、震动等恶劣环境下抗干扰能力弱，轧制力测量系统中的轧制力信号经长距离传输后精度降低。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的是提供一种轧制力前置信号处理系统及方法，轧制力测量系统及方法，以提高轧制力信号在各种强电磁场、污染严重、高温、震动等恶劣环境下的抗干扰能力，进而保持轧制力传感器信号经长距离传输后的精度。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供了如下方案：
6.一种轧制力前置信号处理系统，包括：
7.轧制力传感器，用于测量轧制力并产生轧制力信号；所述轧制力传感器外部安装有屏蔽壳；所述屏蔽壳用于隔绝强电磁环境对所述轧制力信号的干扰；
8.线缆，与所述轧制力传感器连接，用于传输所述轧制力信号；
9.前置信号处理单元，与所述线缆连接，用于：
10.将所述轧制力信号进行滤波和放大，得到第一轧制力信号；
11.去除所述第一轧制力信号中不符合标准轧制力信号波形特征的干扰波形，得到待转换的轧制力信号；
12.将所述待转换的轧制力信号转换为数字信号。
13.可选地，所述屏蔽壳为全封闭接地金属壳。
14.可选地，所述线缆由全封闭接地金属层包裹；所述全封闭接地金属层用于屏蔽外部信号对所述轧制力信号的干扰。
15.一种轧制力前置信号处理方法，基于所述的轧制力前置信号处理系统，包括：
16.获取由所述带屏蔽壳的轧制力传感器生成、并经所述线缆传输的轧制力信号；
17.将所述轧制力信号进行滤波和放大，得到第一轧制力信号；
18.去除所述第一轧制力信号中不符合标准轧制力信号波形特征的干扰波形，得到待转换的轧制力信号；
19.将所述待转换的轧制力信号转换为数字信号。
20.本发明实施例还提供了一种轧制力测量系统，包括：
21.轧制力传感器，用于测量轧制力并产生轧制力信号；所述轧制力传感器外部安装有屏蔽壳；所述屏蔽壳用于隔绝强电磁环境对所述轧制力信号的干扰；
22.线缆，与所述轧制力传感器连接，用于传输所述轧制力信号；
23.前置信号处理单元，与所述线缆连接，用于：
24.将所述轧制力信号进行滤波和放大，得到第一轧制力信号；
25.去除所述第一轧制力信号中不符合标准轧制力信号波形特征的干扰波形，得到待转换的轧制力信号；
26.将所述待转换的轧制力信号转换为数字信号；
27.长线缆，与所述前置信号处理单元连接，用于传输所述数字信号；
28.轧制力信号处理单元，与所述长线缆连接，用于：
29.在诊断模式下，若基于预设的标准轧制力信号的波形特征确定出所述数字信号不属于标准轧制力信号，上传所述数字信号并发出报警信号。
30.可选地，所述轧制力信号处理单元还用于：
31.在测量模式下，直接上传所述数字信号。
32.可选地，所述长线缆由全封闭接地金属层包裹；所述全封闭接地金属层用于屏蔽外部信号对所述数字信号的干扰。
33.一种轧制力测量方法，基于所述的轧制力测量系统，包括：
34.获取由所述带屏蔽壳的轧制力传感器生成、并经所述线缆传输的轧制力信号；
35.将所述轧制力信号进行滤波和放大，得到第一轧制力信号；
36.去除所述第一轧制力信号中不符合标准轧制力信号波形特征的干扰波形，得到待转换的轧制力信号；
37.将所述待转换的轧制力信号转换为数字信号；
38.在诊断模式下，若基于预设的标准轧制力信号的波形特征确定出所述数字信号不属于标准轧制力信号，上传所述数字信号并发出报警信号。
39.可选地，还包括：
40.在测量模式下，直接上传所述数字信号。
41.根据本发明提供的具体实施例，公开了以下技术效果：
42.可见，在本发明实施例中，轧制力传感器外部的屏蔽壳可隔绝强电磁环境对轧制力信号的干扰，从而提高了轧制力信号在各种强电磁场、污染严重、高温、震动等恶劣环境下的抗干扰能力；后续使用线缆传输上述轧制力信号，并将轧制力信号进行滤波和放大，以及去除不符合标准轧制力信号波形特征的干扰波形，得到待转换的轧制力信号；将待转换的轧制力信号转换为数字信号。得到的数字信号可进行长距离传输，并且，其是基于提高了抗干扰能力的轧制力信号经过一系列处理得到的，在经长距离传输后，其精度相对而言也更高。便于后续基于数字信号进行更为准确的处理。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这
些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明实施例提供的一种轧制力前置信号处理系统的结构示意图；
45.图2为本发明实施例提供的一种轧制力前置信号处理方法的流程示意图；
46.图3为本发明实施例提供的一种轧制力测量系统的结构示意图；
47.图4为本发明实施例提供的一种轧制力测量方法的流程示意图。
48.符号说明：
49.轧制力传感器-1，屏蔽壳-11，线缆-2，前置信号处理单元-3，长线缆-4，轧制力信号处理单元-5。
具体实施方式
50.本技术实施例描述的结构以及场景是为了更加清楚的说明本技术实施例的技术方案，并不构成对于本技术实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新场景的出现，本技术实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
51.需要说明的是，本技术中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示例子、例证或说明。本技术中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
52.本发明实施例的目的是提供一种轧制力前置信号处理系统及方法，轧制力测量系统及方法，以解决轧制力测量系统不具有抗电磁干扰，在各种强电磁场、污染严重、高温、震动等恶劣环境下抗干扰能力弱，轧制力测量系统中的轧制力信号经长距离传输后精度降低的问题。
53.图1示出了上述轧制力前置信号处理系统的一种示例性结构，包括轧制力传感器1，线缆2，前置信号处理单元3。下面详细介绍各部分：
54.轧制力传感器1用于测量轧制力并产生轧制力信号；轧制力传感器1外部安装有屏蔽壳11。
55.在一个示例中，轧制力传感器1具体可以为压力传感器。轧制力信号可通过压力传感器在轧钢现场获取。轧制力信号为模拟电压信号，模拟电压信号属于电信号，电压大小为20mv。
56.模拟电压信号容易受到强电磁环境的干扰，并且传输距离超过五十米后就容易受到干扰导致失真。而在轧制力传感器1外部安装屏蔽壳11后，屏蔽壳11可以隔绝强电磁环境对轧制力信号的干扰。后续对屏蔽壳11进行详细介绍。
57.线缆2与轧制力传感器1连接，线缆2用于传输轧制力信号。
58.在一个示例中，线缆2具体可以为光纤铠装电缆，光纤铠装电缆具有完全的地绝缘性和抗电磁干扰性。光纤铠装电缆的金属铠装可以隔绝在传输轧制力信号过程中强电磁环境对轧制力信号的干扰。
59.前置信号处理单元3与线缆2连接，用于：
60.将轧制力信号进行滤波和放大，得到第一轧制力信号；
61.去除第一轧制力信号中不符合标准轧制力信号波形特征的干扰波形，得到待转换的轧制力信号；
62.将待转换的轧制力信号转换为数字信号。
63.上述提及的滤波操作可使用硬件或软件的方式实现。当为硬件方式时，前置信号处理单元3具体可包括硬件滤波器。
64.同理，上述放大操作可使用硬件或软件的方式实现。当为硬件方式时，前置信号处理单元3具体可包括放大器。
65.当为软件方式时，前置信号处理单元3具体可以为芯片。芯片接收到轧制力信号后，可以通过芯片中预设的程序将轧制力信号滤波，然后可以通过芯片中预设的程序将轧制力信号放大，得到第一轧制力信号。本领域技术人员可灵活设计放大器的放大倍数，例如50、100等。
66.然后将第一轧制力信号的波形特征与标准轧制力信号波形特征做对比，去除第一轧制力信号中不符合标准轧制力信号波形特征的干扰波形，得到待转换的轧制力信号。
67.标准轧制力信号波形特征具体可包括标准轧制力信号沿时间轴的幅值上升速率以及幅值绝对值的范围。标准轧制力信号的范围是根据轧制力传感器1的量程和灵敏系数得来。不符合标准轧制力信号波形特征一般指超过轧制力传感器1量程的3％～5％。
68.需要说明的是，标准轧制力信号波形特征可通过如下方式得到：令标准的轧制力传感器1，标准线缆2，标准前置信号处理单元3在正常工作环境下工作，提取标准前置信号处理单元3对输入信号进行滤波和放大后的信号作为标准轧制力信号，进而进行特征提取可得到标准轧制力信号特征。
69.上述提及的将待转换的轧制力信号转换为数字信号可使用硬件方式实现。当为硬件方式时，前置信号处理单元3具体可包括模拟数字转换器。
70.最后使用模拟数字转换器将待转换的轧制力信号转换为数字信号。数字信号的电压为5000mv，数字信号可以轻易传输1000米也不会受到干扰失真，大大提高了轧制力信号的稳定性和传输距离。
71.可见，在本实施例中，轧制力传感器1外部的屏蔽壳11可隔绝强电磁环境对轧制力信号的干扰，从而提高了轧制力信号在各种强电磁场、污染严重、高温、震动等恶劣环境下的抗干扰能力；后续使用光纤铠装电缆可进行长距离传输上述轧制力信号，其精度相对而言也更高。
72.在本发明其他实施例中，上述所有实施例中的屏蔽壳11具体可为全封闭接地金属壳。
73.本领域技术人员可灵活设计全封闭接地金属壳的形状与金属材质，只要其能够隔绝强电磁环境对轧制力信号的干扰即可。
74.线缆2由全封闭接地金属层包裹；全封闭接地金属层用于屏蔽外部信号对所述轧制力信号的干扰。
75.在一个示例中，全封闭接地金属层具体可以为光纤铠装电缆中的铠装。
76.图2示出了的一种轧制力前置信号处理方法的示例性流程图，基于前置信号处理系统，包括：
77.步骤1：获取由所述带屏蔽壳的轧制力传感器生成、并经所述线缆传输的轧制力信号。
78.可使用前例的轧制力传感器1，屏蔽壳11，线缆2完成步骤1。具体细节请参见前述
记载，在此不作赘述。
79.步骤2：将所述轧制力信号进行滤波和放大，得到第一轧制力信号。
80.可使用前例的前置信号处理单元3完成步骤2。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
81.步骤3：去除所述第一轧制力信号中不符合标准轧制力信号波形特征的干扰波形，得到待转换的轧制力信号。
82.可使用前例的前置信号处理单元3完成步骤3。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
83.步骤4：将所述待转换的轧制力信号转换为数字信号。
84.可使用前例的前置信号处理单元3或模拟数字转换器完成步骤4。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
85.下面介绍轧制力测量系统。
86.请参见图3，轧制力测量系统示例性的包括轧制力传感器1，屏蔽壳11，线缆2，前置信号处理单元3，长线缆4，轧制力信号处理单元5。
87.轧制力传感器1，屏蔽壳11，线缆2和前置信号处理单元3可参见前述前置信号处理系统部分的描述，在此不作赘述。
88.长线缆4与前置信号处理单元3连接，长线缆4用于传输数字信号。
89.在一个示例中，长线缆4具体可以为光纤铠装电缆。光纤铠装电缆的金属铠装可以隔绝在传输轧制力信号过程中强电磁环境对轧制力信号的干扰。
90.轧制力信号处理单元5与长线缆4连接，用于：
91.在诊断模式下，若基于预设的标准轧制力信号的波形特征确定出数字信号不属于标准轧制力信号，上传数字信号并发出报警信号。
92.在一个示例中，数字信号和报警信号可上传至报警网络平台或者工作人员的手机、平板等设备。
93.轧制力信号处理单元5还用于：
94.在测量模式下，直接上传数字信号。
95.在一个示例中，在测量模式下，计算机接收到数字信号后，将数字信号上传至工作人员的手机、平板等设备。
96.在一个示例中，轧制力信号处理单元5具体可以为计算机。计算机的工作模式有诊断模式和测量模式。在诊断模式下，计算机接收到数字信号后，将数字信号与预设的标准轧制力信号的波形特征做比对，若确定出数字信号不属于标准轧制力信号，将数字信号上传至报警网络平台或者工作人员的手机、平板等设备，并发出报警信号。
97.而若确定出数字信号属于标准轧制力信号，则不将数字信号上传至报警网络平台或者工作人员的手机、平板等设备。
98.标准轧制力信号可参见前述描述，在此不作赘述。
99.长线缆4由全封闭接地金属层包裹；全封闭接地金属层用于屏蔽外部信号对数字信号的干扰。
100.在一个示例中，全封闭接地金属层具体可以为光纤铠装电缆中的铠装。
101.图4示出了的一种轧制力测量方法的示例性流程图，基于轧制力测量系统，包括：
102.步骤s1：获取由带屏蔽壳11的轧制力传感器1生成、并经线缆2传输的轧制力信号。
103.可使用前例的前置信号处理单元3完成步骤s1。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
104.步骤s2：将轧制力信号进行滤波和放大，得到第一轧制力信号。
105.可使用前例的前置信号处理单元3完成步骤s2。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
106.步骤s3：去除第一轧制力信号中不符合标准轧制力信号波形特征的干扰波形，得到待转换的轧制力信号。
107.可使用前例的前置信号处理单元3完成步骤s3。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
108.步骤s4：将待转换的轧制力信号转换为数字信号。
109.可使用前例的模拟数字转换器完成步骤s4。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
110.步骤s5：在诊断模式下，若基于预设的标准轧制力信号的波形特征确定出数字信号不属于标准轧制力信号，上传数字信号并发出报警信号。
111.可使用前例的轧制力信号处理单元5完成步骤s5。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
112.在本发明其他实施例中，上述所有实施例中的轧制力测量方法还可包括：
113.步骤s6：在测量模式下，直接上传所述数字信号。
114.可使用前例的轧制力信号处理单元5完成步骤s6。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
115.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
116.本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明实施例的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明实施例的限制。