电容式测厚仪用来测量金属带材在轧制过程中的厚度。它的关键部件之一就是电容测厚传感器,其工作原理如图8-24所示。在被测带材的上,下两边各置一块面积相等,与带材距离相同的极板,这样极板与带材就形成两个电容器(带材作为一个极板)。把两块极板用导线连接起来,就成为一个极板,而带材则是电容器的另外一个极板,其总的电容C=C1 + C2。
金属带材在轧制过程中不断向前送进,如果带材厚度发生变化,将引起它与上下两个极板间距的变化,即引起电容量的变化。如果总的电容量C作为交流电桥的一个臂,电容的变化△C引起电桥不平衡输出,经过放大、检波、滤波,最后在仪表上显示出带材的厚度。这种测厚仪的优点是带材的振动不影响测量的精度。
在板材轧制过程中由这种电容测试仪监测金属板材的厚度变化情况,该厚度量的变化现阶段常采用独立双电容测厚传感器来检测,它能克服两个电容并联或串联式传感器的缺点。应用独立双电容传感器,通过对被测板材在同一位置。同一时刻实时取样能使其测量精度大大提高。独立双电容测厚传感器一般分为运算型电容传感器和频率变换型电容传感器两种。前者对0.5~1.0mm厚度的薄钢板进行测量,其测量误差小于20μm后者的测量误差小于0.3μm。
由运算型电容传感器组成的测厚仪的系统方框图如图8-25所示。在被测下两侧各置一块面积相等、与带材距离相等的极板,这样极板与带材就构成C1和C2。把两块极板用导线连成一个电极,而带材就是电容的另外一个电极Cx=C1+C2 ,电容Cx,与固定电容C0变压器的次级L1和L2构成电桥。音频信号供变压器的初级信号,经过塌合做交流电桥的供桥电源。
当被轧制板的厚度相对于要求值发生变化时,则Cx变化,若Cx增大,表示板材厚度变厚;反之,板材变薄。此时,电桥的输出信号也将发生变化,变化量经过耦合电容C输出给运算放大器放大整流和滤波;再经过差动放大器放大后,一方面由显示仪表读出此时的板材厚度,另一方面通过反馈回路将偏差信号传送给压力调节装置,调节轧辊与板材间的距离,经过不断调节,使得板材的厚度控制在一定的误差范围内。
