光电器件参数的确定

引言

在冶金工业热轧圆钢的生产中，为了减少因尺寸误差而造成的废品，使轧件尺寸在负偏差区域内轧制以提高成材率，要求对轧件进行连续地、非接触在线测量。近年来随着新技术、新器件的不断发展，光学非接触测径技术也逐步用于热轧钢的动态检测。大型热轧圆钢直径测量仪以固态线阵CCD为主要传感元件，利用间距可调双测头的光电测量原理，成功地用于大型热轧圆钢、钢管直径的在线测量。

测量原理

由于大型热轧圆钢直径较大，而成像透镜及CCD器件不可能做得那么大，因此在光路上采用了双光路投影成像测量原理，并且根据要求需对轧钢水平、垂直两个方向进行测量，以保证对轧件尺寸的调整和控制。

2套发射镜头分别发射出平行光射向2套接收镜头，通过接收镜头内的透镜使平行光束在光电转换元件上成像。当2束平行光内放入被测物时，在光电转换元件的像上就会出现虚拟的阴影，设其宽度分别为L1、L2。经过对光电转换元件发出的电信号的处理和计算可以得出L1、L2所对应的尺寸A1、A2，A1加A2再加上两个镜头之间的净间距B即可得出被测物的尺寸D。

抗干扰措施

轧钢车间检测环境恶劣，具有强烈的冲击和震动，严重的电磁干扰，水汽、灰尘、高温、轧件氧化皮剥落等诸多因素都严重地影响测量。为解决上述问题采取了以下措施。

1、光电器件参数的确定

CCD是积分型器件，其输出电流信号既和CCD器件光敏面的照度有关，又和两次取样的间隔时间（即光积分时间）有关。实验表明，光阑直径在1mm以下选取，有利于提高测量精度，减弱热辐射噪声对成像质量的影响，故取孔径光阑直径1mm。光积分时间t的确定应使其尽量短，以保证测量精度，被测对象是棒材，因此，选择合适的光积分时间可以得到满意的测量结果，这时光敏面的曝光量较强，可保证当外界尘雾、水汽对光照度影响时，CCD有足够的信号幅值输出。

2、风冷水冷相结合降温

大直径测径仪工作时距离热钢较近。1000℃左右的热钢高温辐射将使仪器无法正常工作。为此，大直径测径仪的光电器件被封闭在铁皮外壳中，仪器前后装有循环水套隔热，仪器内通入空气，可带走机内半导体器件的工作热量，铁皮外壳还起到了隔磁干扰作用。

3、清除轧件氧化皮措施

在轧件出口处装有高压鼓风机，当轧钢从轧机经过时，用风吹表面使氧化皮脱落，用有一定压力的空气直吹窗口，以保证光学窗口的清洁。

结语

大直径测径仪的测量范围不仅大，还可以进行自动调节，从而实现多规格的外径尺寸测量。测径仪是双光路的在线检测设备，同时又可从两个方向对外径尺寸进行测量，能够得到椭圆度尺寸，进行高精度的测量，其测量精度优于0.05mm，为各种大直径圆钢、管材的检测带来便利，也可适用于生产中的各种规格的管材测量。

本文由保定市蓝鹏测控科技有限公司编写
审核编辑：何安