基于附着式传感器的轧制力遥测系统研究

作     者：李星星 

作者单位：北方工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴伯农

授予年度：2007年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：集成传感器 轧制力测量 即装即用 零点校准 无线通信 

摘      要：在轧钢生产中,轧制力是轧机最重要的技术参数之一。迄今为止,国内外确定轧制力最可靠的方法还是依靠直接测量。为解决在已有旧轧机上加装轧制力测量系统时,系统安装、维护困难;信号传输线铺装困难且易被热轧钢坯脱落的氧化皮烧毁等难题,研制了基于无线信道、可即装即用的轧制力监测系统。 为解决常规支承式传感器安装、维护困难;且占用机架窗口空间,影响轧机性能的缺点,系统选用了附着式传感器。该传感器悬挂在轧机机架外侧,通过测取机架变形间接测取轧制力,因此既不影响轧机性能又易于安装、维护。但该传感器用于热轧机时,输出信号漂移较大。为此,通过分析附着式传感器的工作机理,对照实测信号波形,发现:热轧钢坯的热辐射导致机架与传感器间的温度差,是该传感器信号漂移的主要原因;且由于轧制开始后,钢坯处于机架内侧,使机架内/外侧间的温差加大,使机架弯曲变形与膨胀变形在安装传感器处相互抵消,从而使传感器输出信号具有一定的“时分特征,即轧制开始后无漂移信号,不轧钢时的信号均为漂移信号。 为克服附着式轧制力传感器漂移信号较大的缺点,设计了由X9241、AD623、ADC、MCU等组成的智能信号调理电路。MCU通过分析所采集信号的特征,识别漂移信号,控制数字电位器,实时将漂移信号补偿至0,从而实现传感器输出信号的实时零点校准。 为解决信号线铺装、维护困难的难题,设计使用基于nRF401的无线通信模块,进行信息的无线传输。考虑到系统对两侧轧制力信息的实时性要求,无线通信系统采用双通道、点对点设计,即轧机两侧的传感器采用各自的无线通道,以最高19.2kbit/s的速率,相互独立、互不干涉地与接收端中的无线模块进行通信。无线模块均可工作在半双工方式下,以利于初装时的初始化操作和传感器的自动识别。 将智能信号调理电路和无线通信模块与传感器集成后,得到集成传感器。利用编制通信协议和传感器安装使用规范,使集成传感器安装、上电后,即可被系统自动识别,从而实现了轧制力监测系统的即装即用。