相關(guān)技術(shù)在熱軋速度在線測(cè)量中的應(yīng)用 摘 要： 介紹了利用相關(guān)技術(shù)對(duì)熱軋速度進(jìn)行在線測(cè)量的方法和原理及研制出的非接觸在線相關(guān)測(cè)速儀。該測(cè)速儀已在馬鋼熱軋材運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量中得到應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 相關(guān) 測(cè)速儀 渡越時(shí)間

１ 相關(guān)測(cè)速的意義

相關(guān)技術(shù)是以信息論和隨機(jī)過(guò)程理論為基礎(chǔ)的，近20多年來(lái)，它在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，如速度、流量測(cè)量等方面獲得了迅速的發(fā)展。本文以熱軋材速度為對(duì)象，研究相關(guān)技術(shù)在熱軋材非接觸式在線測(cè)量中的應(yīng)用。熱軋材的速度在線檢測(cè)是連軋生產(chǎn)中一個(gè)重要問(wèn)題，也是實(shí)現(xiàn)連軋無(wú)張力控制的關(guān)鍵。由于接觸式速度測(cè)量存在前滑現(xiàn)象，測(cè)量誤差較大，其應(yīng)用因此受到限制，而非接觸式測(cè)速法不存在前滑問(wèn)題，精度較高，且可間接測(cè)量張力，從而進(jìn)行張力控制。所以，研究軋材速度的相關(guān)法非接觸在線檢測(cè)是非常必要的。

２ 相關(guān)測(cè)速原理

圖１給出了運(yùn)用相關(guān)技術(shù)測(cè)量軋材速度的原理圖。如圖所示，在沿軋材運(yùn)動(dòng)方向的一直線上，安裝兩個(gè)特性相同、相距為ｌ的光纖式紅外探頭。理想情況下，所獲得的x(t)和y(t)的波形是完全相似的，如圖2(a)所示。由此，我們得：

上式中，α為一常數(shù)，τ０為軋材從前一個(gè)探頭以速度ｖ運(yùn)動(dòng)到后一個(gè)探頭的渡越時(shí)間。

設(shè)x(t)和y(t)為各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)過(guò)程，則x(t)和y(t)的有限時(shí)間的自相關(guān)函數(shù)為：

根據(jù)自相關(guān)函數(shù)性質(zhì)可知，該互相關(guān)曲線在ｔ＝τ０處存在峰值，圖2(b)給出了典型的互相關(guān)曲線。設(shè)在渡越時(shí)間τ０內(nèi)，軋材作勻速運(yùn)動(dòng)，則軋材運(yùn)動(dòng)速度為：

因此，相關(guān)測(cè)速的核心問(wèn)題有兩個(gè)：一是如何從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)獲取的信號(hào)為相關(guān)性較好的隨機(jī)信號(hào)；二是渡越時(shí)間τ０的在線計(jì)算。

３ 相關(guān)信號(hào)的獲取

為了獲取質(zhì)量較高的相關(guān)信號(hào)，我們采用圖3所示的信號(hào)傳感器裝置。

該裝置由兩路光學(xué)特性完全相同的光學(xué)系統(tǒng)組成，同一信號(hào)經(jīng)過(guò)兩組光學(xué)系統(tǒng)后的輸出信號(hào)理論上應(yīng)是完全相同的，光學(xué)系統(tǒng)的敏感波段為紅外區(qū)。兩組光學(xué)系統(tǒng)的光軸相距25mm，將兩組光學(xué)系統(tǒng)精密加工并固定在一起，形成相關(guān)測(cè)速儀的紅外光學(xué)傳感器。測(cè)量時(shí)，將該傳感器對(duì)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)的熱軋鋼材，則兩路光學(xué)系統(tǒng)對(duì)鋼材同一物理位置采集到的信號(hào)僅相差一個(gè)時(shí)間延遲，是相關(guān)很好的兩路信號(hào)。該延遲即為渡越時(shí)間τ０，由（2）式即可求得熱軋鋼材的運(yùn)動(dòng)速度：

可見，精確測(cè)量出渡越時(shí)間τ０的值是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量熱軋鋼材運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)鍵。

４ 渡越時(shí)間τ０的在線測(cè)量和計(jì)算

由相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)可知，兩個(gè)完全相同的信號(hào)相關(guān)度最大，從紅外傳感器來(lái)的兩路信號(hào)僅相差一個(gè)時(shí)間延遲。向某一方向?qū)?shù)據(jù)移位并做相關(guān)運(yùn)算后，記錄移位的個(gè)數(shù)，當(dāng)移位到兩組