金属薄带轧机设计开题报告(7)
（1）直线电阻位移传感器
直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比，从而可以准确的测量位移值。
（2）激光测距传感器
激光三角法位移测量的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用CCD光电探测器测出光斑像的位置，就可以计算出主光线的角度，从而计算出物体表面激光照射点的位置高度。 当物体沿激光线方向发生移动时，测量结果就将发生改变，从而实现用激光测量物体的位移。
图3.7 激光测距传感器原理图
（3）光纤光栅传感器
光栅位移传感器的工作原理，是由一对光栅副中的主光栅（即标尺光栅）和副光栅（即指示光栅）进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间（或明暗相间）的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白（或明暗）相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整形电路整形后，得到两路相差为90°的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显示位移结果。
光纤光栅传感器的特点:
① 抗电磁干扰:一般电磁辐射的频率比光波低许多，所以在光纤中传输的光信号不受电磁干扰的影响。
② 电绝缘性能好，安全可靠:光纤本身是由电介质构成的，而且无需电源驱动，因此适宜于在易燃易爆的油、气、化工生产中使用。
③ 耐腐蚀，化学性能稳定:由于制作光纤的材料一石英具有极高的化学稳定性，因此光纤传感器适宜于在较恶劣环境中使用。
④ 体积小、重量轻，几何形状可塑。
⑤ 传输损耗小:可实现远距离遥控监测。
⑥ 传输容量大:可实现多点分布式测量。
⑦ 测量范围广:可测量温度、压强、应变、应力、流量、流速、电流、 电压、液位、液体浓度、成分等。
光纤光栅传感器与传统的应变片相比优点如下：
（3）光纤光栅传感器采用波长编码，可以在一根光纤上串联多个传感器，容易组网。
（4）光纤光栅传感器和分析仪器之间采用的是光纤连接，信号不受电磁干扰。
（5）光纤光栅传感器主要材料是石英，更适合在恶劣腐蚀环境中使用。
（6）使用寿命长，可达15年以上。
综合位移传感器在测试系统中所起到的作用，初步衡量选取光纤光栅传感器作为位移传感器，用以测量压下机构在轧制过程中的移动距离。
3.2.3 轧辊扭矩传感器的选择与设计方案
扭矩传感器是能感受力矩并转换成可用输出信号的传感器。涉及机械、电子、磁等多个方向，广泛应用在石油、化工、钢铁、机械加工、汽车制造、标准力矩测量等领域。轧辊扭矩传感器安装在联接轴与工作轧辊之间，测试系统中主要用以测量负载力矩。
（1）电位计式扭矩传感器
电位计式扭矩传感器主要可以分为旋臂式、双级行星齿轮式、扭杆式。其中扭杆式测量结构简单、可靠性能相对比较高，在早期应用比较多。
扭杆式扭矩传感器主要由扭杆弹簧、转角／位移变换器、电位计组成。扭杆弹簧主要作用是检测司机作用在方向盘上的扭矩，并将其转化成相应的转角值。转角／位移变换器是一对螺旋机构，将扭杆弹簧两端的相对转角转化为滑动套的轴向位移，由钢球、螺旋槽和滑块组成。滑块相对于输入轴，可以在螺旋方向上移动，同时滑块通过一个销安装到输出轴上，可以相对于输出轴在垂直方向上移动。因此，当输入轴相对于输出轴转动时，滑块按照输入轴的旋转方向和相对于输出轴的旋转量，垂直移动。当转动方向盘的时候，扭矩被传递刊扭力杆，输入轴相对于输出轴方向出现偏差。该偏差使滑块出现移动，这些轴方向的移动转化为电位计的杠杆旋转角度，滑动触点在电阻线上的移动使电位计的电阻值随之变化，电阻的变化通过电位计转化为电压。这样扭矩信号就转化为了电压信号。
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