一种金属轧钢AGC油缸活塞运动位移的测量系统及方法与流程

本发明属于冶金领域用监测设备，尤其涉及金属轧钢agc油缸活塞运动位移的测量系统及方法。

背景技术：

1、在冶金领域轧板设施中需要使用一种称之为agc油缸的设备为轧钢机械提供驱动源，并且需要精确测定被驱动机构受压并传递到活塞上活塞随之产生的位移。

2、通常，金属热轧作业现场环境是极为严酷的，轧板设施长期工作在高温、高湿度环境下。目前采用的agc油缸位移测量系统采用磁致伸缩传感器作为敏感元件，该磁致伸缩传感器被内置于一个采用橡胶膨胀节与金属外壳过渡连接的外护套内。

3、该种大型轧钢设施中采用的进口高精度位移测量系统技术使用中存在着以下不足：(1)由于位移量程较大(100毫米)，为防止高温水汽从机械伸缩杆侵入由金属外壳保护的测量系统内核，采用了橡胶膨胀节与金属外壳体过渡连接方式，提供磁致伸缩传感器测量伸缩杆的行程。长期工作中橡胶膨胀节极易老化，从而导致密封失效并损坏电路内核；(2)内核中金属伸缩杆的约束弹簧卡死现象频发，引起停工检修事件颇多；(3)现有测量系统采用的磁致伸缩传感器，内部机械构件长期工作情况下磨损严重；(4)传感测量系统总成防锈处理、材料采用合理性不足，部件发生锈蚀；(5)传感测量系统拆装不便，引起维修时间较长。

4、lvdt位移传感器是一种目前为数不多的、能够满足恶劣环境、半永久性使用寿命、提供高精度绝对值测量的位移传感器，广泛应用于航天航空、核设施及核电站领域。为实现高精度位移测量，本发明以具有永不磨损特性的lvdt位移传感器为敏感元件，旨在为冶金热轧领域提供一种高精度大量程位移测量系统，能够适应恶劣环境、具有高分辨率、耐高温蒸汽、长寿命、拆装便利的关于金属轧钢agc油缸活塞运动位移的精确测量系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种金属轧钢agc油缸活塞运动位移的测量系统及方法，以解决上述背景技术中提出的测量系统不适应高温蒸汽的恶劣环境、易于损坏、拆装不便等问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、金属轧钢agc油缸活塞运动位移的测量系统，包括机械结构子系统和数据调理子系统，

4、所述机械结构子系统包括接触头组件、外筒组件、导筒组件和lvdt传感器，所述接触头组件连接在导筒组件外部上方，所述导筒组件外部下方滑动连接在外筒组件内部，所述lvdt传感器一端连接在导筒组件内部，且另一端连接在外筒组件内部底端；

5、所述机械结构子系统连接在agc油缸上，用于通过lvdt传感器测量agc油缸的活塞运动位移；

6、所述数据调理子系统包括恒频恒幅信号发生单元、增益选通及lvdt驱动单元、低噪声前置放大单元、快速真有效值处理单元、微处理器单元、运动方向判别单元；

7、所述数据调理子系统用于解调lvdt传感器输出的位置信息电信号。

8、优选地，所述恒频恒幅信号发生单元用于产生高精度恒频恒幅正弦波信号；

9、所述增益选通及lvdt驱动单元用于为不同灵敏度的lvdt传感器提供增益，平衡驱动输出方式为输入呈感抗负载的lvdt传感器提供激励信号；

10、所述低噪声前置放大单元用于提供低噪声调理电路增益，进行平衡输入、单端输出的转换；

11、所述快速真有效值处理单元用于将携带有位移绝对值信息的lvdt传感器输出的正弦波信号转换为相应的直流信号；

12、所述运动方向判别单元用于实时判断lvdt传感器感应杆的伸缩方向；

13、所述微处理器单元用于采样、量化、计算lvdt传感器的输出信号，判断lvdt传感器的位移运动方向，完成测量信号的输出通信及接收工作指令。

14、优选地，所述数据调理子系统还包括显示及通信单元、电源变换单元；

15、所述显示及通信单元用于提供测量结果的屏幕显示信号、提供通信信号；

16、所述电源变换单元用于为用电单元提供供电电源。

17、优选地，所述恒频恒幅信号发生单元的输入与微处理器单元的输出顺序连接，恒频恒幅信号发生单元的输出与增益选通及lvdt驱动单元的输入顺序连接；

18、所述增益选通及lvdt驱动单元的输出与低噪声前置放大单元、运动方向判别单元的输入顺序连接；

19、所述低噪声前置放大单元的输出与快速真有效值处理单元的输入顺序连接；

20、所述快速真有效值处理单元输出的量化电平信号与微处理器单元的输入顺序连接；

21、所述运动方向判别单元的输出与微处理器单元的输入顺序连接；

22、所述显示及通信单元的输入与微处理器单元的输出顺序连接，显示及通信单元的输出与显示设备的输入顺序连接。

23、优选地，所述外筒组件包括外筒一和外筒二，所述导筒组件包括顶部导筒和底部导筒；

24、所述外筒二底部连接底盖法兰，底盖法兰内部设有电路板，所述外筒二外周连接有出线管，所述外筒二顶端开设有固定孔，固定孔内连接有传感器固定板，所述外筒二顶部螺栓连接外筒一，所述外筒一顶部设有顶部导筒，所述顶部导筒顶端连接接触头组件，且顶部导筒底端贯穿外筒一顶部连接有底部导筒，所述底部导筒置于外筒一内部，所述底部导筒外侧套有压缩弹簧，所述底部导筒顶端螺栓连接有弹簧压板，所述压缩弹簧一端与弹簧压板下方接触，且压缩弹簧另一端与外筒一内部底端接触；

25、所述顶部导筒内部设有传感器压筒，所述底部导筒内部设有传感器安装筒，所述传感器安装筒上端与传感器压筒连接，且传感器安装筒下端贯穿外筒一与传感器固定板连接，所述传感器安装筒内部安装lvdt传感器，所述接触头组件底部连接有芯棒连接杆，所述芯棒连接杆底端贯穿顶部导筒与lvdt传感器连接。

26、优选地，所述机械结构子系统还包括波纹管；

27、所述波纹管上端连接有波纹管法兰一，所述波纹管下端连接有波纹管法兰二，所述顶部导筒顶端连接有顶盖法兰，所述外筒一顶端连接有中间法兰，所述波纹管套于顶部导筒外部，所述波纹管顶部通过波纹管法兰一与顶盖法兰螺栓连接，且波纹管底部通过波纹管法兰二与中间法兰螺栓连接。

28、优选地，所述接触头组件包括接触头top和触头bottom，所述接触头top下方与触头bottom接触，所述触头bottom与顶盖法兰螺栓连接，所述触头bottom底部通过连接杆安装头连接芯棒连接杆。

29、优选地，所述接触头组件、外筒组件、导筒组件、底盖法兰、波纹管和压缩弹簧均采用304不锈钢材质制成。

30、优选地，所述电路板采用单片lvdt驱动控制芯片ad698。

31、采用测量系统进行的金属轧钢agc油缸活塞运动位移的测量方法，包括如下步骤：

32、s1、机械结构子系统连接在agc油缸上测量agc油缸的活塞运动位移；将外筒一通过抱箍与agc油缸连接，且接触头top与agc油缸上钢板接触；

33、s2、数据调理子系统解调lvdt传感器输出的位置信息电信号；采用单片lvdt驱动控制芯片ad698，为lvdt传感器提供频率及幅度稳定的正弦波激励信号，完成与实际位移成线性比例的lvdt传感器输出信号解调。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

35、(1)、本发明使用非接触无磨损的lvdt传感器，既满足了高精度测量的要求，又解决了原磁致伸缩传感器长期频繁接触造成的严重磨损缺点。

36、(2)、本发明采用不锈钢波纹管替代橡胶波纹管更有利于高温高湿度环境下的长期工作。

37、(3)、本发明中电路板采用树脂浇注固化为模块，完美解决了电子处理部分组件受高温水汽侵入失效的缺陷。

38、(4)、本发明中全部机械构件采用304不锈钢材质，克服了原进口传感器在高温高湿度环境下金属构件的氧化锈蚀.

39、(5)、本发明中机械部件采用模块化设计，便利了日常的维修拆装工作。