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2023年4月18日发(作者：释放灵魂)基于激光技术的铸造速度和板坯长度的测量

这篇文章发表于多普勒激光技术
多普勒激光测速仪是一种非接触式铸造速度传感器，它采纳国际最先进的激
光技术。由两个激光束交叉的表面板，光的边缘产生的现象就是称为“多普勒效
应”。(Figure 1) 这些光的边缘移动的速度是与穿过交点的对象的速度成正比
例。记录这些通过光学同意装置的光的边缘速度，测量对象的精准速度能够是确
信的。附录是用来说明操作的原理。经评判发觉激光的准确度是%或在40英寸
/分钟的铸造速度下英寸/分钟。
安装的要素
许多多普勒激光测速计可在钢铁厂应用。但是，很少是专门为连铸机设备设
计的，这是，因为设备必需位于子线的90角度范围内，如此能够直接地在上面
被完成，或在子线隔壁之下。在子线之上，从子线的反面放出的热是很强烈的，
而安装一套适当的冷却装置是极端昂贵的。一旦操纵结构被修建了，它独钓寒江雪的上一句 极可能是
阻碍并干与每日的铸工操作。在子线之下，放热再次成为问题，而且落下的残骸，
将致使在透镜清洁之间的产品缩短利用期限。面对窄面的子线的边是一个好的选
择，可是这不可能成功的，因为多谱勒仪系统利用一个核心是不可能取得能够改
变的平板宽度。
美国传感器公司，开发了包括激光多谱勒仪速度计的一个由飞行时刻激光测
距计操纵的一台可移动的作动器。那个多谱勒激光仪系统有自动聚焦的特点，使
它有利于对准子午线的边，而且里里外外移动与宽度变更。通过在侧面安装一个
装置国殇原文及翻译注音 ，并聚焦与窄面，酷热被幸免，能够减少操纵费用和热的干与。
一个以激光为基础，准确控制平板长度和铸件速度测量系统在美国克利
夫兰市的aittaI 钢铁厂的铸造车间开发了并且被测试了二个月。本文介绍了
在测量方面的显著改善。






激光多普勒速度计的原则




多谱勒激光仪被安装了在控制的结尾，并且，在火炬切割机器之前。

设备的地址
有几个因素应该在确信应用系统安置的适合地址前考虑。第一是极端的热
量，在机械的控制出口是多尘而且潮湿的。系统将必需完全地被爱惜，免受那个
恶劣环境。第二个问题是移动的设备的活动(吊车、在修理期间的部份移动和火
炬切割机械)。因为系统必需安置在必然的程度以避免它干与每日铸工活动，激
光系统被安装在子午梗是什么意思 线的机械操纵部份的结尾，且在火炬切割机械之前。
系统的实施
在电脑的帮忙下，电气和机械安装人员，在几个小时内就能够够顺利地完成
安装。必要的软件和运算机硬件连接完成后，数据搜集就开始了。每秒一次，子
线速度在第2级系统被记录下。由激光系统搜集的数据大是每秒40个数据。图
5-6是典型的由激光和数据搜集系统搜集的测量。
结论：子线长度
板坯长度---在一个典型的15小时期间，当前测量系统(测量的卷)的子线长
度位置(英寸计数)在每块平板的长度的实际英寸计数以后下跌180英寸。卷动力
传递滑移的要紧结果是致使不接触和轴承“粘着”。 这意味着每块平板被生产时
产生大约英寸长的畸形伸长。这意味着平均天天能够节约一块板坯（每一年总共
生产板坯730块）。为了证明激光系统输出的英寸是有效的，在那条子线的火炬
切割机械被连接到它，而且依照激光计算的英寸在每两个半礼拜内被切割开。在
核实了每块平板在压模的长度以后，激光系统很自然地产生了板坯的精准长度，
英寸。利用当前系统，有时候会产生高达英寸比较错误。
缺点跟踪---用一个加倍靠得住的计数英寸，当飞行喷管穿过机械时的速度转
变，如此宽度的转变能够被更准确地跟踪，精度的增加将减少降落的钢坯的量。







Figure 3: 在子线一边有两个可看见的激光小点。左小点事实上是二条多谱
勒激光仪射线的交叉点。多谱勒仪系统从那个小点同意被折射的光而且说明它作
为速度。正确的小点从时刻飞行激光测距计用于\" 自动聚焦\" 激光多谱勒仪。
Figure 4: 多谱勒激光仪速度计的反面图在SPE铸工。多谱勒激光仪放在桌
子的左侧。激光测距计在桌子的右边。在桌之下的箱子是具有自动聚焦特点的

PLC操纵部份。



这个设置容易实现初始配置和监控多普勒系统。在右边的信息chuliqi 阅
读所有来自激光多普勒单元的未加工的数据，并且可以平均为日期，通过两
种模式输出日期，两数字RS-232输出。这使得连接水平的两台计算机非常容
易，包括系统的计算机程序，能容易地接触（进入）所有简单配置参数。一
旦系统被配置，重新配置系统是不需要的
。

结论：铸造速度
用激光多普勒测量的铸造速度被证明精准度在%误差之内，因此，激光多普
勒测量的速度的准确性是在当前系统测量的准确度之上的。目前，四个转速计被
安装在四个不同的开车卷的反面上测量铸造速度，由于转速计测量测速卷的速
度，有时它们不准确，这与卷的滑动和材料有关（figures 7-10）。
铸造速度测量系统和卷的速度是完全独立的，那个幸免了转速计测量的不准
确问题。
那个系统是如此的周密和敏捷，因此它被用于分析铸造速度的结果。这种结
果是直接连接的机械中的模具振荡器，这是由不平的卷、损坏的发动机、错误的
方向和其他活动部份致使的。
尽管这些敏捷的测量能把正常的铸造速度读出来，并过滤下来加以操纵，可
是这些没被过滤的数据作为一个预防性保护和分析机械不同的组成部份的故障
分析工具是超级重要
的
。




包含多普勒系统的测量是调整和监控设备的软件。来自多普勒传感器的
信号元旦的古诗三首 质量、英寸计数和铸造速度有自动中断能力。


Figure 7:取样比较转速计输出的电流功率和激光的铸造速度的功率，显然，激
光的输出比转速计的更多，这是因为激光的精准度高.该连铸机依照转速计的测
速不是运行在一个恒定速度，相反，它有一个不断转变的速度的小增量 ，在此，
铸造速度计说明模具振荡是超级明显的。但是，二者都是用来分析机械不同部督战 份
的故障的仪器。



Figure 8: 多谱勒激光仪和在加速的变更期间的车头表测量的比较说明车头表
测量的动力传递和损耗不一致.

Figure 9: 突然铸件的速度从20英寸/分钟变成15英寸/分钟。一次不精准的车
头表测量在速度上的转变之前是很明显的

速度品级限制-----坚持用精准的铸造速度测量来操纵铸造苏轼诗词全集 速度的质量是比
较好的。没有确切的铸造速度，这些限制参数偏离实际速度1-2英寸每分钟是许
诺的。通过了解了精准的机械速度，这些值能够从头调整，以帮忙优化生产和钢
的质量。
比较多普勒激光测速和转速计测速，说明二者的测速结果是不一致的。


结论
：

考虑到当前铸造速度测量系统的误差，用一个基于激光的铸造速度测量系统
实验。下面是这次实验的结果：
当前基于测量轮子的铸造速度和板坯长度李隆基吸着玉环 的测量，不但不准确（误差在
1-2%），而且需要频繁的调整和保护。激光多普勒系统是一个无接触、少保护、
无人操作的铸造速度和板坯长度测量设备。
激光单元检测系统是一种大有前途的设备，与当前30英寸/板坯而误差相
较，利用激光多普勒系统操纵板坯长度仅仅致使英寸/板海子的经典诗句 坯的绝对误差。如此

更准确，超过当前系统的10倍。因此，这将能够解决此刻板坯长度测量不准确
的问题。
在15小时内，当前的测量卷能够下落18英寸长，这意味着生产的每一块板
坯必要球的英寸的误差略微长一些。幸免这些尺寸的损失，将能够使得 天天的
每一条板坯都相等。
随着增加条块位置上的精度，条块上的缺点位置更能准确地被跟踪，进而
优化板坯长度。


Figure 10: 以低铸件速度例如在酿酒形容器飞行期间，车头表准确地测量
是有困难的。




拥有一个高精度的铸造速度测量系统，能够许诺在激光机的质量限制范围内
最大化地生产。系统对铸造速度的高度灵敏地读出，在发动机、轴承和测量卷卷
的方面，能够潜在地帮忙保护人员。
那个系统也排除测量卷的高度保护的必要性，当前测量卷被用来监控英寸计
数而且操纵火炬切割机械。激光系统就对保护的要求很低。

感激
：
作者感激,和在那个工程的所有时期的全力支持，作者也很想感激国际钢铁
组织（此刻的Mittal钢铁）能够发表这篇文章。


参考文献
1. 1981年，,等人.在学院压力上发表的《激光多普勒风速测定的原那么和
准那么》。
2. 2001年，等人在第84次钢铁公司会议 记录第84卷第23-32页的《准确
的板长测量和利用激光技术操纵》。
3.
1997年，KoCutulum B.等人在铁和钢会议记录第80卷第209-213页的《以
燃烧口Casters操纵班的宽和长》。

附录：操作的理论
激光速度计：利用多普勒变频的证明技术与一个活动的目标速度没有联系。
非多差法（非变频转变）速度计：选择激光作为来源，归功于它的独特特点，产
生一致的稳固波长和时期。在传感器头之间，一种单一的激光电波被割裂成为相
等的波长和频率的两种电波，然后电波被从头定向在相交或平行道路上，这些道
路离传感器有必然距离。那个距离被叫做僵持状态的距离。由于两种电波相交他
们也制造了一个测量容量或僵持状态距离周围的领域深度。两种相交的电波的建
设性和破坏性的干扰产生光和黑暗边缘的一种干扰模式，类似于一种双切口的衍
射模式，被测容量的任何表面将要被测量。
边缘的稳固和平行的性质关于系统的表现是相当重要的，因为边缘模式的转
变将在测量中造成错误。从顶峰到顶峰的边缘间距被激光的波长和发生的角度在
理论上确信，作为表面垂直的参考。那个差值是按微米计量的，肉眼是看不见的。
事实上，真正的边缘间距在制造与校准期间被确信，而且它在确信测量的稳固和
靠得住性时是一个关键的因素。
当两种激光电波冲击表面时，光被分散到传感器头上。被分散的光通过透
镜系统被聚集而且集中在一个照片检测器上，检测器的输出测量分散光的强度。
假设边缘模式关于肉眼是可见的，当目标的速度为零时，它将显现静止或静态（图
12）。在检测器上强度方面的检测结果将是零。但是，当目标开始移动从每种电
波分散出的光将要被改变，这种改变确实是多普勒效应
。


前方指的是电波频率减少的改变，而后面爱惜指的是电波经历等值而频率
增加的的转变。光频率的改变，本质上是波长蓦然回首是啥意思 的改变。因此，分散的光是不同波
长波的结合。两种不同波长的电波发生干与或。边缘通过一点。如此，目标的速
度与频率成正比时检测器中在摆动时做FFT强度分析、自相关、零点穿越或其他
方式的信号可能被用于分析那个被调整的或被冲击的频率，那个频率直接与被测
量材料的速度有关。
外差法的速度计或频率改变的速度计，多普勒变频技术被引入新的进展领
域。一个Bragg细胞的产生两种电波，这两种电波是与单一激光电波略微不同的
频率。结果边缘模式产生了一个干扰相关波或当目标表面为零速度时产生40HZ
的冲击波。表面在一个方向的移动将引发冲击波的增加，而表面在不同方向的移
动将引发冲击波数量的减少。那个技术使传感器在内部决定移动的方向，同时也
能及其准确的测量接近零的速度。









作者
：Mohammad (左)，产品冶金师---质量系统，

(左数第二个)，自动化工程师炼钢生产部门
A．C．Piotrowski(右数第二个)，资深电子保护技术员， Mittal钢铁
公司美国-克利夫兰，俄亥俄（）

Francois Reizine(右)， 美国传感器公司董事长, .
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学 院： 机械工程学院
班 级：机械05级4班
学生姓名：尹俊杰
学 号： 1433
指导教师：任学平 教授

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