试论在线,自动检测系统传感器的合理选用

　　在建立在线、自动检测系统时，如何正确、合理地选用传感器往往是影响系统成败的关键。如同所有检测系统一样，应该对使用目的、测量准确度、环境条件、被测对象状况和输出信号要求等综合考虑，使所选传感器既能胜任工作、又不奢求过高性能，以取得最佳性能价格比。对在线、自动检测系统，由干长期、连续地工作在生产现场，尤其应注意工作可靠性、长期稳定性及对环境的适应能力。下面分六个问题进行讨论。

　　一、如何实现动态检测和减小对被测对象的影响

　　众所周知，进行动态检测时传感器的动态响应必须优于被测参数，对被测对象的影响必须足够小。常用的做法是采用非接触式传感器。例如动态测厚，可采用射线、激光、红外、微波检测或选用电容、涡流等传感器。但是，有时非接触式检测因种种原因找不到合适的传感器，这时就应寻找新的解决途径，如采用接触式传感器辅以适当的技术措施来实现。

　　还是以动态测厚为例。作者曾遇到这样一个课题:由于要求的检测精度高，现有射线、涡流、电容等方案均不能在全部测量范围内部满足要求。经分析，决定采用接触式检测方案，如图1所示。该方案需要解决的技术关键有三个:(1)测头对被测带材表面的划伤及测头本身的磨损;(2)测头接触工件时的撞击、带材厚度或形状变化引起的波动以及轧机或工艺因素引起的振动或跳动所带来的动态测量误差;(3)轧制时带材温度升高的影响。采取的相应措施为:(1)采用表面比被测带材光洁得多的耐磨材料制成的测头，并使测头压在带材表面上的测量力减小到不致划伤带材的程度。(2)设置浮动跟踪架。由于测量力受到限制，另设了一对压紧滚轮。只要参数选择合理，就能保证浮动架随带材波动而上下浮动，从而使测量结果与带材位置高低、波纹、弯曲等无关，仅与厚度有关，实现“动态”到“静态”的转化。(3)合理设计结构和选择材料，以减小带材温升的影响。必要时可利用温度传感器进行温度补偿。

　　二、如何提高可靠性

　　在线、自动检测比实验室测量要求仪器(系统)具有更高的可靠性。为此，可采用“以静代动”的方案，用减少系统中可动环节的方法来提高可靠性。图2(a)表示在线检测中采用的圆度测量方案。该方案采用对经安装的两测头检测直径，该两测头分别与同一电感传感器的测杆和线圈相连。工件旋转一周(或半周)，即可获得直径的变动量，以最大差值之半作为工件内径的圆度。图2(b)表示“以静代动”的方案。在该方案中，工件不旋转，由垂直安放的两对测头分别测得X轴与y轴处的直径，并以其差值之半作为工件内径的圆度。同样，如果要测量工件球碗直径，则可采用图2(c)和(d)的方案。该两方案中均设有4只传感器，以所测得值经计算机解算得到球面直径和球心坐标。