高精度磁尺基本原理简介

冈口
是对液压缸移动过多少个２ｍｍ进行计数，然后对
’Ｉ《
Ｉ耋
“陆“黔类似于速度旋 其进行累计便可得到液压缸的大致位置，再对当 钮四相限判断 前２ｍｍ以内的位置通过对０角的转换得到液压 原理 缸的精确位置，这样液压缸的位置便可精确获得。
州Baidu Nhomakorabea
（２）０角的检测与转换
∥角的检测是利用相位差转换为时间间隔的
图３动尺线圈位置与定尺感应电势变化图
（２）ＭＰ－－．｜ｃＣＡＩ．Ｅ的感应电势分析 若分别给动尺的正弦和余弦绕组单独供给交 流激磁电压时，当两个线圈（正弦绕组与定尺绕组 或余弦绕组与定尺绕组）间有相对运动时，根据电 磁感应原理，将在定尺中产生感应电势Ｅ。 当只给动尺正弦绕组加激磁电压ｅＡ时，动尺 不动时为初始位置，见图３（】）的位置，此位置相 当于圈２（ｂ）的位置，所以在定尺中感应电势最大． 即日Ｉ』曲线上的１点。当动尺相对于定尺向右移 动时，定尺绕组中的感应电势值由最大逐渐减小， 当位移了ｒ／４到图３（２）的位置时，此位置相当于 图２（ａ）或（Ｃ）中之一位置．所以感应电势为零，即 Ｈ１．曲线上的２点。当动尺相对于定尺继续向右
90
３／４个定尺周期（如图３所示），所以当正弦绕组 中的ｅＡ在定尺绕组中产生ｅｓ最大时，则ｓｎ在定尺 绕组中产生＾必为零。因此，余弦绕组的激磁电 压ｅＢ在定尺绕组中产生的感应电势必为正弦函 数形式，即：
原理进行测量的。ＭＰ－－ＳＣＡＬＥ控制器加到动尺上 的激磁电压分别为：ＰＡ—Ｅｃｃａｓｏ）ｔ油一Ｅｓｉｎｗｔ，其频率 为２０００Ｈｚ，所以定尺反馈回来的感应电势一的频 率必定为２０００Ｈｚ。前面我们已经推导出定尺反馈 回来的感应电势ｅ为：
罔１为ＭＰ－－ＳＣＡＩ｜Ｅ传感器的实际结构罔，其 中由ＡＢ（正弦）和（、Ｄ（余弦）两绕组组成动尺即为
激磁绕组，而另一侧的绕组即为定尺，两绕组是分 别被印在两个长方形金属体上的印刷电路，定尺 绕组一个节距为ｒｔｍｌ；动尺绕组一个渡头（一匝线 圈）宽度为ｌｎｍｌ，且ＡＢ和ＣＤ两绕组空问位置相 差”／２。定尺绕组被固定在液压缸缸体上，动尺与 活塞相连，当液压缸动作时，定尺和动尺之间便产 生了相对运动。
以上，对ＭＰ—ＳＣＡＩ．Ｅ的传感器电磁感应原理 及检测原理进行了简单粗略的介绍，在实际应用 中其技术是相当复杂的。
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图４凡ｆＰ辩Ａｌ￡控制器原理波形图
４结论
ｍ—ＳＣＡＬＥ作为高精度检测系统，精度达到
３ ＭⅡ）一ＳＣＡＬＥ系统的基本原理 ３．１ ＭＰ－－ＳＣＡＩＥ的传感器原理
（１）ｈ口一ＳＣＡＩ正的原理基础 根据电磁感应定律，如果有一个矩形线圈Ａ 靠近通电矩形线圈Ｂ，并有相对运动产生时，在Ａ 线圈中将产生感应电势，令激磁线圈Ｒ中通以电 流为：ｊ—ｌｓｉｎ ｒ＝ｏｔ。 接有电压表的Ａ线圈为感应线圈，图２所示 方向与Ｂ线圈靠近，当Ａ线圈相对于Ｂ线圈产生 相对运动时，则随两个线圈的相对位置不同。其感 应电势ｒ也不同。图２示出了两个线圈运动中的 几种典型位移。
了１耻ｎ。其在ｌ ７８０生产线的应用，完全满足了计 算机质量控制系统对它的要求，在热轧卷板质量 控制中起到了重要的作用。所以我们对它了解越 多，越能保证其始终处于良好的工作状态，不至于 使板材的质量在这个环节上受到影响。
（编辑母晓东） 收稿日期：２００１年６月Ｉ ２ ｎ
住实际嘘用中，Ⅷ一ＳＣＡＬＥ控制器位移量显
２００２年第１期
鞍钢技术
ＡＮＧＡＮＧ ＴＥＣ｝廿“）１』ＸｊＹ
·６ｊ·
高精度磁尺基本原理简介
王葛 （鞍钢新轧钢股份有限公司热轧带钢厂）
摘要ＭＰ－－ＳＣＡＬＥ是一种高精度位移传感器（磁尺），夼绍了该系统的基本原理及在鞍钢 ７８０生产线上的应用。
关键词传感器磁Ｒ基本原理
Ｂｒｉｅｆ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｓｉｃ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｕｌｅ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ａｃｃｕｒａｃｙ
化经过了一个周期，即３６０。电气角。由上图＊Ｉ。曲
线可以看出：定尺绕组中感应电势一ｓ随动尺相对 于定尺在空间的位移（，』）成余弦函数形式变化。将 其用数学式表示为：
ｅｓ＝ｋｅ＾ｃｏ．ｓＯ
式中：ｅｓ——定尺绕组中的感应电势； ＾——动尺与定尺绕组的电磁耦合系数，＾ ＜１，其值随动尺与定尺之间间隙的 减小而增大； ｇ一——动尺正弦绕组的激磁电压； 目——动尺的正弦绕组相对于定尺位移的 空间角度。
２御ＳＣ址上功能简介
ＭＰ一∽ＡＩＪＥ是应用电磁感应原理，把液压缸
位移量转换成电信号的一种传感器。它具有两个 平面矩形绕组（ＳＣＡｌ．Ｅ定尺和Ｓ１ＪＤＥＲ动尺），相 当于变压器的初级和次级绕组。液压缸运动时两 个线圈产生相对运动，通过两个线圈问互感的变 化（也是０角的变化）来检测其相对运动的位移 量。
万方数据
高精度磁尺基本原理简介
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
王葛 鞍钢热轧带钢厂,114021
移动到ｒ／２时，定尺绕组中将感应出与图３（１）位 置极性相反的最大感应电势（３点）。动尺再移动 到图３（ｄ）位置（３ｒ／４），定尺中感应电势又为零（４ 点）。当动尺相对于定尺向右移动到一个节距（ｒ） 时，如图３（５）位置，此时定尺绕组中的感应电势ｅＳ 又回到与１点相同的最大值，
通过上述分析可知，动尺相对于定尺在空问 中移动一个节距（ｒ），定尺绕组中感应电势ｅｓ的变
同理，当只给动尺余弦绕组加激磁电压ｎ
万方数据
王葛 高精度磁尺基本原理简介
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盱面而 时，因为正、余弦绕组在空问位置始终保持相差 靼 谶 ＜
侧
（１）
冈口
（１）检测原理 因为０角为动尺的正弦绕组相对于定尺位移 的空间角度，其间接反映了动尺移动的距离，即液 压缸移动的距离。如果相位角０的变化基于液压 缸活塞位置一个确定的点，那么液压缸的移动距
ｅ一３６０‘Ⅲ｝Ｔ
的减小而增大；
ＭＰ—ＳＣＭ．Ｅ控制器应用电子计数器来测量
ｒ肛ｎ—动—尺动的尺余余弦弦绕绕组组的相激磁 对电于压定；尺位移的
空间角度。
如果同时给正、余弦绕组加激磁电压ｅ一和‰
两同频率余弦波过零时间差世’，然后按上式换算 为相位差０。由于ｅａ与ｅｅ为Ｍ咿一ＳＣＡＬＥ控制器 本身内部所发出的标准信号，所以ｅｎ与“的变化 周期在￣Ⅱ’一ｓｃＡＩＥ控制器内部具有可知性，即丁
根据叠加原理，在定尺绕组中产生的感应电势应 是已知的，叉在丁时间内由振荡器晶体发出固定
该等于＾与ｅｃ的代数和。
频率的脉冲，产生固定的脉冲数Ⅳ，分别利用ｒ一
Ｐ—ｅｓ十竹
一ｋｅＡｃｃｘｓ８＋ｈｅＢｃｏｓ（∥２＋口）
与。过零点（仅利用正值变负值的零点）产生两个 脉冲，令ｅＡ的过零点脉冲相位为零（基准点），把
、２）
口同
（３）
用口
（４）
冈几
怎么实 现2MM 计数
离便可以口角的形式获得。在实际液压缸移动时， 其移动量远远大于２ｍｍ，Ｍ咿一Ｎ２ＡＩ．Ｅ在液压缸动 作过的每一个２ｒｒａｎ内重复着相同的电压波形及 相位角的变化。因此，ＭＰ－－ＳＣＡＬＥ控制器内部对０ 角变化了多少个周期的计数是必不可少的，也就
（５）
ＷａｎｇＧｅ （１１１ｃ Ｈｏｔ Ｒｏｌｌｅｄ Ｓｔｒｉｐ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ａｎｇａｎｇ Ｎｅｗ Ｓｍｅｌ Ｃｏ．，ｌａｄ．）
Ａｂｓｔｒａｃｔ ＭＰ—ｓｃａｌｅ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆⅢｓ口ｌａｃｅｍｅｎｔ∞ｎ∞ｒ（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｕｌｅ）ｗＩｔｈ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ Ｔｈｉｓ ｐａ— ｐｅｒ ｄＰｗｒｌｋｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ １Ｒ ａｐｐｈｃａｔｉｏｎ ｉｎ，ｋｎｇａｎｇ １７８０ｎｌｌ＇ｎ ｓｔｒｉｐ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ∞ｎｓｏｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｌｅ ｂａｓｉｃⅢｊｎｅｉｐｌｅ
１ 前言
御一Ｓｒ：ＡＩＮ是一种高精度位移传感器（磁
尺，。由了：它具有测量精度高、受环境影响小、使用 寿命长、维护简便、抗干扰能力强及成本低等优 点，被日本三菱重工广泛应用于其开发承建的相 关产品与工程项目中。
在鞍钢１ ７８０生产线上，ＭＰ—ＳＣＡＬＥ也被应 用在ＡＧＣ ＡＷＣ ＲＡＷＣ等重要质量控制系统中， 其本身状态直接笑系到成品卷板的产品精度。
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《鞍钢技术））２００２年第１期
动尺
图１磁尺实际结构图
］。．
＝型Ｉ
士ｘ 中 Ｂ
图２两个相对运动时的感应电势
在图２（ａ）和（ｃ）中，由于在线圈Ａ中穿人和穿 出的磁通量相等．所以在任何时刻通过线圈Ａ中 的总磁通均为零，因此感应电势等于零，所以电压 表的读数也为零。而在图２（ｂ）中，由于只有穿出的 磁通量，因此感应电势最大。可见，当线圈Ａ由图 ２（ａ）位置向图２（ｂ）位置，再向图２（ｃ）位置移动 时，电压表的读数将由零变到最大值，再下降为 零。
ＹＩ／ＳＰＤＸ钢板通过抑制连铸过程中晶粒长大并适当控制热轧以及冷轧过程中金相组织的变化，成 功地消除丁为减少夹杂物、提高钢水纯度所带来的负面影响，而且这种钢水在压力加工后几乎看不到表 面皱纹缺陷。
ＹＬＢＰＤＸ铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比，由于其材质软，使得其加工时压力机的负载减小，而 且其深冲变形后来出现时效开裂现象，因此，此钢板是一种最适合用于深冲变形的不锈钢。
凹算出来，这样通过口＝３６０。酬丁关系式即可得
出０。由于相位差口正比于液压缸的移动量，所以
万方数据
cos(a+b)=cosa*cosb-sina*sinb
《鞍钢技术））２００Ｚ年第１期
相位差角口便可ｍ液压缸移动距离的形式显示在 ＭＰ－－Ｓ（、ＡＩ』Ｅ控制器上（见图４）。
移量，因此ＣＡ过零点（基准点）是一个相对的点。 另外在～伊一ＳＣＡＬＥ控制器复位瞬间２ｍｍ个数的 记忆也被清零。
示是随时可以复位的（清零），也就是说复位瞬问ｒ
联系人：王葛，男，电气助理技师，鞍钢热轧带钢厂 （１１４（）２１）。
与ｒ一的相位差角可作为ｒ一过零点（基准点）的偏
＾ ’～‘’～４＾’’’、’。‘、’＋’’＾’～４’’４＾’、’’，。、７、’‘’、，。’４＾１’、‘，’、’’’，。、７’’ｒ’＾
新口铁成功开发超高加工性铁素体不锈钢板
ｅ＝ｋＥｃｏｓ（ｏｏｔ＋口）
这样可看出，ｅ与ｅＡ是同频率不同相位的余
“一ｋｅＢｃｏｓ（丌／２＋口）
式中：目——定尺绕组中的感应电势；
＾——动尺与定尺绕组的电磁耦合系数，ｋ Ec=-kebsin（a）＜１，其值随动尺与定尺之间的间隙
弦波，余弦波变化一周为３６０。即丁，而ｅ一比ｓ提前 伊（即出）过零值（由正值变负值），因此有下面关 系：
ＹＬＬＳＰＤＸ铁索体不锈钢具有以下几方面优势： ①取代以前必需使用含有大量高价镍的奥氏体不锈钢来生产构件；③与以前的铁素体不锈钢相比． 由于其成形性能显著提高，从而缩小坯料尺寸，有效地降低了原材料费用；⑧以前通过焊接多个构件组 建而成的零件，采用这种钢板可通过压力加工一体化成形；④简化了压力加工过程，而且还可有效地降 低零件的制造成本。
新日铁公司通过采用高功率真空精炼、连铸技术，以及在热轧至冷轧各个生产工序中使用金相组织 控制技术．成功开发出加工性能、深冲性能极高的铁索体不锈钢板（Ｙ【点ＰＤｘ）。该钢板尽管属于铁素体 不锈钢，但萁具备了奥氏体不锈钢的代表ＳＵＳ３０４所具有的加工性能和冲压成形性能。
以前的铁素体不锈钢的代表Ｓ１．．．Ｎ４３０与含有镍的奥氏体不锈钢相比，断裂前的延伸率低且成形性 差。新丌发的ＹＩ．ＪＳＰＤＸ钢板，通过采用高功率真空精炼技术，使造成延伸率降低的夹杂物大幅减少，而 且所添加的合金元素钛降到了最低限度，致使其与以前的铁素体不锈钢ＳＵＳ４３０相比，延伸率的绝对值 可增加１ ０ｐ，，而日在延伸率达到４０％的情况下，Ｒ直也可增加到２．０，加工时的深冲性也极大提高。
一缸＾ｃｏ毋一ｋｅＢｃｏｓ（叫２—８） 今ｅＡ—Ｅｃｏｓａｇ ｅＢ—Ｅｓｉｎｗｔ 则有：ｒ＝ｋＥＣＯＳｚｏｔ ｃｃ胡－－ｋＥｓｉｎｏａｔ ｃｏｓ（∥２一口）
＝ｂＥ ｃｏｓｗｔｃｏｓ０－－艇Ⅺｎｏｏｔｓｉｎ０
＝ｋＥｃｏｓ（［ｏｔ＋目）
３．２忡一ＳＣＡＬＥ的检测原理
ｅＡ的过零点脉冲作为汁数器开始计数的触发脉 冲，又将ｅ的过零点脉冲作为计数器停止计数的 触发脉冲，这样计数器所计的脉冲数”便可得出， 再通过脉冲的间隔时间与脉冲数便可将时间差