測厚儀是板帶軋制生產(chǎn)過程中必不可少的測量設備,為軋機控制系統(tǒng)提供反饋信息,可以保證產(chǎn)品的質量達到所要求的厚度,電導率測量可用于對板材材質的分選。針對工業(yè)軋制現(xiàn)場對生產(chǎn)出板材厚度的要求,目前應用于實際的非接觸式測厚傳感器和測量方法各自都存在著使用局限性。所以為了研究出一種用于軋機的測量速度快、成本低的測量方法,本文提出采用單線圈渦流對不同特性的板材厚度及電導率進行測量,在分析單線圈渦流檢測原理以及相關技術方法進行研究與分析的基礎上,設計了單線圈渦流檢測裝置,主要的工作以及結論包括:1、本文在深入了解國內(nèi)外渦流檢測技術發(fā)展狀況的基礎上,研究分析了渦流檢測理論,在研究單線圈圓柱形探頭設計方法的過程中,分析了線圈參數(shù)變化對磁感應強度的影響,并對渦流檢測的等效電路和線圈阻抗進行研究,為渦流檢測單線圈傳感器的設計提供了理論依據(jù)。利用ANSYS中的Maxwell軟件建立單線圈渦流檢測金屬厚度的有限元仿真模型,對單線圈構成的渦流探頭參數(shù)變化對金屬厚度測量的影響進行有限元仿真分析,根據(jù)感應電壓差分信號并結合測厚靈敏度選擇得到了較為合理的線圈參數(shù),作為最終設計渦流檢測線圈探頭的理論依據(jù)。然后分別利用有限元... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

渦流檢測原理圖

渦流檢測技術的理論分析11圖2-2單匝線圈磁感應強度分析圖Fig.2-1Analysisdiagramofmagneticinductionintensityofsingleturncoil由畢奧-薩伐爾定律可知，單匝線圈中的激勵電流I在軸線上任意一點P產(chǎn)生的磁感應強度B可用公式表示為[53]：203/2222zIB（2-3）式中，0為真空磁導率，它的值為4*10-7T*m/A；I為線圈中的電流；為線圈直徑；z為線圈軸線上某一點P與線圈中心點A之間的距離。為分析線圈參數(shù)變化對磁感應強度變化的影響，保持激勵電流I為100A不變，根據(jù)公式（2-3），得出單匝線圈不同直徑下的軸線上某一點的磁感應強度隨距離變化曲線如圖2-3所示。圖2-3磁感應強度-距離變化曲線圖Fig.2-3Magneticinductionintensity-distancecurves分析圖2-3可知，在距離線圈中心點較近的位置時，直徑較小的線圈產(chǎn)生的磁感應強度較大，靈敏度較高，線圈直徑較大的線圈磁感應強度相對較低且靈敏度較低，但是直徑0246810121416182000.20.40.60.811.21.4x10-4z（距離）/mmB(磁感應強度/T)Φ=5mmΦ=10mmΦ=15mmΦ=20mmΦ=25mmΦ=30mm

西安理工大學碩士學位論文14與電導率這些難以被直接獲得的被測量，通過與其相關的線圈阻抗或感應電壓的變化來與之對應表達，最終通過擬合兩者之間的多項式，逆向求解計算金屬板材的厚度與電導率。所以本文首先研究單線圈渦流檢測系統(tǒng)的等效電路模型，然后對等效電路中線圈的電阻和電感進行分析，找到可以實現(xiàn)單線圈渦流測量板材厚度與電導率的方法。（1）渦流檢測的等效電路為了研究線圈探頭的阻抗與被測金屬板材的厚度、電導率、被測板材與線圈探頭之間提離的關系，本文采用等效電路的方法來對渦流檢測模型進行分析，如圖2-6。在未放置被測板材的情況下，把線圈探頭部分可以看做是由一定大小的電阻和電感串聯(lián)；當有被測板材存在時，可以將板材當成一個短路環(huán)，線圈會與被測板材上的渦流等效成的短路環(huán)產(chǎn)生磁耦合，從而可以得到渦流檢測等效電路。圖中U為線圈的激勵電壓；Ra為線圈探頭的電阻；La為線圈探頭的電感；Rb為被測板材的電阻；Lb為被測板材的電感；M是線圈探頭與被測板材之間的互感。圖2-6渦流檢測等效電路圖Fig.2-6Equivalentcircuitdiagramofeddycurrenttesting（2）渦流線圈探頭的阻抗分析結合基爾霍夫定律，通過分析圖2-6中的渦流線圈檢測金屬板材的等效電路，可以得出以下關系式：0aaaabbbbbaRIjwLIjwMIURIjwLIjwMI（2-7）其中線圈與板材之間的互感系數(shù)M的大小取決于兩者之間的提離大小，M會隨提離的增大而減小[54]。根據(jù)方程組（2-7）可以得出線圈中電流Ia和被測板材中的電流Ib：22222222aababbbbbUIwMwMRRjwLwLRwLRwL（2-8）2122bababbbbbMIMwLIjwMRIIjwRjwLRwL（2-9）由此可得到線圈在被測板材存在情況下的等效阻抗為：

【參考文獻】：
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本文編號：3508311