HMD热金属检测器设计和实现

HMD热金属检测器设计和实现

摘要：随着我国在钢铁工业发展需求的强力驱动下，这就要求钢铁工业发展重要技术支柱的自动化系统，其功能与性能的不断增强、提高与发展。而作为生产过程中的检测技术——传感器，传感器采集现场数据，对热轧生产线实时监控，并把相应的数据传输给计算机，现代钢铁产品的制造水平与自动化系统最基础的技术——检测技术的水平是密不可分的。

关键字：热金属检测器传感器冶金工业

热金属检测器（hot metal detector）属于光电检测装置，用于识别热金属运动的前沿及方向。它采用热电堆传感器作为检测器件，结合锗透镜成像原理，从而实现热金属检测。热金属检测器包括光电转换线路，电子开关比较输出线路和电子补偿线路。

1 hmd热金属检测器概述

hmd热金属检测器主要用于冶金工业系统中，冶金工业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的工业部门。包括黑色冶金式业（即钢铁工业）和有色冶金工业两大类。

我国是钢铁生产和消费大国，粗钢产量连续13年世界第一，作为世界钢铁生产和消费大国，我国年居世界首位。21世纪以来，我国钢铁产业经历了一个快速发展的阶段，粗钢产量年均增长21.1%。然而，过多粗放式发展使我国钢铁产业产能过快增长，不仅使该行业背负着产能过剩的巨大包袱，由于盲目的扩大投资，2011年粗钢

总量过剩压力仍然存在。同时，众多落后技术的小型企业还带来高耗能高污染等环保方面的恶果，与世界上节能减排的潮流不相协调。近两年，淘汰落后钢铁产能已成为国内产业结构调整的重中之重。“十二五”规划已提出以控制总量、淘汰落后、企业重组、技术改造、优化布局为重点，着力推进钢铁产业结构和优化升级，增强企业素质和国际竞争力，加快钢铁产业由大到强的转变。着说明我国的钢铁工业，正经历从一个高速增长到以科学发展观统领钢铁工业发展，转变增长方式为行动中心任务的结构优化调整期的转轨过程。这样加速淘汰落后生产能力，加快提升科技开发与创新能力，发展循环经济，降低消耗，降低成本，增加品种，生产高质量、高附加值的产品，成为发展的重要特征。

在钢铁工业发展需求的强力驱动下，这就要求钢铁工业发展重要技术支柱的自动化系统，其功能与性能的不断增强、提高与发展。产业自动化系统结构控制是由传感器、计算机、执行机器组成，这些技术是钢铁自动化的基础技术，其应用状况直接体现了所构成钢铁工业自动化系统所达到的水平，而作为生产过程中的检测技术——传感器，传感器采集现场数据，对热轧生产线实时监控，并把相应的数据传输给计算机，它体现了系统对象的能动性，也对应系统的能控性，因此检测技术对控制系统有很强的制约性，它直接关系到系统能够实现制动化的水平，换句话说，现代钢铁产品的制造水平与自动化系统最基础的技术——检测技术的水平是密不可分的。

在钢铁自动化系统中，系统对象的检测要考虑两个部分，即被控对象及其环境，如在轧制过程中在线连续测量轧件尺寸的能力，决定了轧制可控程度和质量，以及热工件表面缺陷的处理，另外热轧生产线工作现场温度高，并且存在着水、氧化铁皮、光照不均等现象，所以在钢铁热轧自动控制系统中必须采取可靠地检测技术，能在这样的恶劣的环境中工作。

冶金工业的工作环境恶劣，因此，相应的一些技术工作就要求由检测器在较恶劣的环境下(如高温、潮湿、油雾、水雾、粉尘等)长时间连续可靠工作，完成技术步骤。所以，市场需求是非常可观的，相应的传感器产品的研发是非常必要的。

2 hmd热金属检测器特点

hmd热金属检测器主要用于冶金工业系统中，通过对高温工件的检测，判断工件的运动位置，输出一控制用开关信号。本检测器接收由高温物体发射出来的红外光，经光学部分进行聚焦，成像到光敏器件上，把光能转换成电信号，经电子线路处理，输出一组对应的开关信号(比如接点输出，电平推挽输出等)给控制机构，实现自动控制的目的。

3 hmd热金属检测器设计优点

3.1 视场范围

本检测器在现场安装时，可根据视场范围、坯料品种来设置距离，

用目测法对准。

hmd热金属检测器均有一定的视场范围，对于任何一种hmd均应有保证被测物体移动范围在hmd的视场内。

hmd检测视场范围和设置距离参照图如图1所示。：

3.2 电平输出

电平输出采用pnp/npn晶体管推挽输出，但同一时刻只能接一种负载。电平输出的负载允许有两种形式：阻性负荷和感性负荷，能提供的最大负载电流为100 ma。

3.3 接点输出

接点输出的输出级为继电器的接点,使用时注意，不要让负荷的最大工作电流超过接点容量所允许的电流量，负荷的功率也不得超过接点容量。

接点工作有两种方式：直流方式和交流方式，在两种方式下对负荷的性质未能加限制，可接入阻性负荷或感性负荷，但是这两种方式下使用上略有不同.

在直流方式使用时,对于感性负载,应加接续流二极管,续流二极管选用0.5a,三倍以上负载电压。

在交流方式工作时,对感性负载,应加接r、c吸收电路。

3.4 隔离输出

隔离输出是输入信号经过光电隔离输出的，它的输出级采用

npn/pnp型晶体管输出形式供用户选择使用。

3.5 自检

电气插头中设有两根自检线，通过外部开关短接这两根线，使内部红外发光管点亮，即可实现自检功能。

4 结语

hmd热金属检测器设计具有以下特点：(1)可在较恶劣的环境下工作(如高温、潮湿、水雾，粉尘等恶劣环境中)。(2)可长时间连续可靠工作。(3)本检测器为电源、控制器、输出一体化，安装方便。