KR20020053123A - Apparatus for measuring velocity of a moving metal plate - Google Patents
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Abstract
Description
이 발명은 이동강판의 속도를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 좀더 자세하게는 정밀한 속도의 계측을 필요로 하는 연속공정에서 금속판(Steel Strip)이나 슬라브(Slab) 생산공정에서 사용에 따른 마모에 의한 측정치의 변화가 없는 측정방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring the speed of a moving steel sheet, and more particularly, due to wear caused by use in a steel strip or slab production process in a continuous process requiring precise speed measurement. The present invention relates to a measuring method and apparatus in which there is no change in measured values.
슬라브를 연속적으로 생산하는 연속주조공정에서는 주조 시작 시 슬라브를트래킹(tracking)하는 방법의 하나로서 인발 롤(Pinch Roll)의 속도를 이용하는 것이 있다. 이러한 방법에서는 슬라브와 인발 롤의 슬립(Slip)으로 인하여 정확한 트래킹이 불가능하다. 또다른 방법으로서 슬라브에 접촉시킨 별도의 측정롤(measuring roll)을 이용하는 것이 있다. 이러한 방법에서는 측정 롤의 마모와 슬립으로 인해 정확한 값을 얻기가 불가능하다.In the continuous casting process for producing slabs continuously, one of the methods of tracking the slab at the start of casting is to use the speed of a pull roll. In this method, accurate tracking is not possible due to slip of the slab and the drawing roll. Another method is to use a separate measuring roll in contact with the slab. In this method, accurate values are not possible due to wear and slip of the measuring roll.
연속압연공정에서는 이동하는 압연강판의 속도를 측정하는 방법의 하나로서 워크 롤(work roll)의 속도를 이용하는 것이 있다. 이러한 방법도 압연강판과 워크 롤 사이의 슬립으로 인해 정확한 계측이 불가능하다. 속도계측이 정확하지 않으면, 압연기 사이를 통과하는 압연강판에 걸리는 장력의 조절이 부정확하게 이루어지며, 지나친 고장력이 걸리면 압연강판이 파손될 수 있고, 지나친 저장력이 걸리면 압연강판이 출렁거림이 커져서 루프제어가 곤란해진다.In the continuous rolling process, one of the methods for measuring the speed of a moving rolled steel sheet is to use the speed of a work roll. This method also cannot accurately measure due to the slip between the rolled steel sheet and the work roll. If the speed measurement is not accurate, the tension applied to the rolled steel sheet passing between the rolling mills is inaccurate, and if the excessive pulling force is applied, the rolled steel sheet may be broken. It becomes difficult.
연속열처리 공정에서는 강판이 연속적으로 열처리가 되도록 압연판을 용접하여 사용하고 있으며 용접부가 압연기를 통과하게 되면 압연 롤을 파손시키는 문제를 가지고 있다. 그러므로, 이러한 공정에서도 용접부를 정확하게 트래킹할 필요가 있다.In the continuous heat treatment process, the steel sheet is continuously used to weld the rolled plate to be heat treated, and when the weld passes through the rolling mill, there is a problem of breaking the rolling roll. Therefore, it is necessary to accurately track the weld even in such a process.
즉, 이동강판의 속도를 정밀하게 측정하고 특정한 위치를 정확하게 트래킹하는 것은 여러 가지 공정에서 필요함에도 불구하고, 정밀한 측정을 행할 수 있는 방법 및 장치가 없으며, 그 중의 어느 것은 초기에는 비교적 정밀한 측정치를 얻을 수 있을지라도, 사용에 따른 마모에 의해 측정정밀도가 떨어진다.That is, although it is necessary in various processes to accurately measure the speed of a moving steel plate and accurately track a specific position, there are no methods and devices capable of making precise measurements, and any of them initially obtains relatively accurate measurements. Even if it is possible, the measurement accuracy is degraded due to wear due to use.
사용에 따라 측정정밀도가 떨어지는 것을 방지하기 위하여, 비접촉식 측정장치 및 방법이 개발되고 있으며, 그 중의 하나는 광학적인 방법으로서 도 1와 같이 레이저속도계(2)를 사용하여 열간압연공정이나 냉간압연공정 그리고 연속열처리공정에서도 강판(1)의 속도를 계측하고 있다. 그러나, 이 방법은 환경적인 문제 즉 먼지, 수증기, 고열 등으로 인하여 레이저 빔(Laser Beam)의 진행경로(Beam Path)에서 레이저 빔을 산란시키기 때문에 정확한 계측이 불가능하며, 추가적인 부대설비를 설치하여 레이저 빔의 진행경로를 확보하려고 노력하고 있지만 여전히 많은 문제를 가지고 있다.In order to prevent the measurement accuracy from dropping with use, a non-contact measuring apparatus and method have been developed, and one of them is an optical method, using a laser tachometer 2 as shown in FIG. In the continuous heat treatment step, the speed of the steel sheet 1 is measured. However, this method scatters the laser beam in the laser beam's beam path due to environmental problems, such as dust, water vapor, and high temperature, so that accurate measurement is impossible. We are trying to secure the path of the beam, but we still have a lot of problems.
이 발명은 이동강판을 비접촉식으로 측정함에 있어서 환경적인 장애로 인한 측정오류의 문제를 극복하기 위한 측정방법 및 장치를 제안하려는 것이다.The present invention is to propose a measuring method and apparatus for overcoming the problem of measurement error due to environmental obstacles in measuring non-contact mobile steel sheet.
도 1은 종래의 이동강판의 속도를 측정하기 위한 비접촉식 방법을 설명하기 위한 도면이고,1 is a view for explaining a non-contact method for measuring the speed of a conventional moving steel sheet,
도 2는 열간압연공정을 설명하기 위한 도면이며,2 is a view for explaining a hot rolling process,
도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 프레임내부체결형 압연강판속도측정장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고,3 is a view for explaining the configuration of the frame inner fastening rolling steel sheet speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 4는 이 발명의 다른 실시예에 따른 프레임외부체결형 압연강판속도측정장치의 구성을 설명하기 위한 도면이며,4 is a view for explaining the configuration of the frame outer fastening type rolling steel sheet speed measuring apparatus according to another embodiment of the present invention,
도 5는 이 발명의 한 실시예에 따른 단위센서헤드의 입력단과 출력단의 결선방법을 설명하기 위한 도면이고,5 is a view for explaining a method of connecting the input terminal and the output terminal of the unit sensor head according to an embodiment of the present invention,
도 6은 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치의 증폭회로의 구성을 설명하기 위한 도면이며,6 is a view for explaining the configuration of the amplifying circuit of the rolling steel plate speed measurement apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 7은 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치에서의 신호의 후처리를 설명하기 위한 도면이고,7 is a view for explaining the post-processing of the signal in the rolling steel sheet speed measurement apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 8은 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치에서 선형화회로를 통과하기 전의 속도별 신호강도를 나타낸 그래프이며,8 is a graph showing the signal strength for each speed before passing through the linearization circuit in the rolled steel sheet speed measurement apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 9는 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치에서 선형화회로를 통과한 후의 속도별 신호강도를 나타낸 그래프이고,Figure 9 is a graph showing the signal strength for each speed after passing through the linearization circuit in the apparatus for measuring the rolling steel sheet speed according to an embodiment of the present invention,
도 10은 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치의 디지털신호처리부의 구성을 설명하기 위한 도면이며,10 is a view for explaining the configuration of the digital signal processing unit of the rolling steel sheet speed measurement apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 11은 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치의 출력회로부의 구성을 설명하기 위한 도면이고,11 is a view for explaining the configuration of the output circuit portion of the rolling steel sheet speed measurement apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 12는 이 발명에 따른 속도측정장치의 여자코일에 의해 이동강판에 자속이 가해지는 것을 설명하기 위한 도면이며,12 is a view for explaining the magnetic flux is applied to the moving steel plate by the excitation coil of the speed measuring device according to the present invention,
도 13은 도 12에서 가해진 자속에 의해 이동강판의 표면에 와전류가 발생하는 것을 설명하기 위한 도면이며,FIG. 13 is a view for explaining the generation of an eddy current on the surface of the moving steel sheet by the magnetic flux applied in FIG. 12.
도 14는 도 13에서 발생한 와전류에 의한 자속에 의해 감지코일에 기전력이 유도되는 것을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 14 is a diagram for explaining that electromotive force is induced in a sensing coil by magnetic flux caused by eddy current generated in FIG. 13.
위와 같은 문제를 해결하기 위한 이 발명에 따르면, 와전류를 이용하여 이동강판의 속도를 측정하는 방법 및 장치가 제공된다. 와전류는 수증기, 먼지, 물 등과 같은 환경요인에 의한 영향을 받지 않으므로 정밀하고 정확한 측정이 가능하다.According to this invention for solving the above problems, there is provided a method and apparatus for measuring the speed of a moving steel sheet using the eddy current. Eddy currents are not affected by environmental factors such as water vapor, dust, water, etc., enabling accurate and accurate measurement.
이 발명에 따라 이동강판의 속도를 측정하기 위한 장치는, 강판의 판면에 대해 수직하게 배치된 권선보빈에 감긴 여자코일과, 강판의 판면에 평행한 방향으로 배치된 권선보빈에 감긴 감지코일 및, 상기 여자코일에 전기에너지를 공급하는 전원을 포함하고, 상기 여자코일에 전기에너지를 공급하여 강판의 표면에 와전류를 발생시키고, 그러한 와전류에 의해 감지코일에 유도되는 기전력의 강도를 측정하여 강판의 이속속도를 연산하게 구성된다.The apparatus for measuring the speed of the moving steel sheet according to the present invention, the excitation coil wound on the winding bobbin disposed perpendicular to the plate surface of the steel sheet, the sensing coil wound on the winding bobbin arranged in a direction parallel to the plate surface of the steel sheet, And a power supply for supplying electrical energy to the excitation coil, and supplying electrical energy to the excitation coil to generate an eddy current on the surface of the steel sheet, and measure the strength of the electromotive force induced by the sensing coil by the eddy current to move the steel sheet. It is configured to calculate the speed.
양호하게는, 상기 감지코일이 상기 여자코일을 기준으로 강판의 이동방향의 상류에 설치되는 적어도 하나 이상의 제1 감지코일 및 하류에 설치되는 적어도 하나 이상의 제2 감지코일을 포함하고, 상기 제1 감지코일에 유도되는 기전력의 강도와 상기 제2 감지코일에 유도되는 기전력의 강도의 차이를 이용하여 상기 여자코일 및 감지코일과 강판 사이의 거리변화에 따른 측정오차를 보정하게 구성된다.Preferably, the sensing coil comprises at least one first sensing coil installed upstream of the moving direction of the steel sheet relative to the excitation coil and at least one second sensing coil installed downstream, the first sensing By using the difference between the strength of the electromotive force induced in the coil and the strength of the electromotive force induced in the second sensing coil is configured to correct the measurement error according to the distance change between the excitation coil and the sensing coil and the steel sheet.
이하에서는 도면을 참조하면서 이 발명에 따른 와전류를 이용한 압연강판속도측정장치의 양호한 실시예에 관해 상세하게 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail a preferred embodiment of the rolling steel sheet speed measuring apparatus using the eddy current according to the present invention.
도면에서, 도 2는 열간압연공정을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 프레임내부체결형 압연강판속도측정장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 이 발명의 다른 실시예에 따른 프레임외부체결형 압연강판속도측정장치의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 이 발명의 한 실시예에 따른 단위센서헤드의 입력단과 출력단의 결선방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치의 증폭회로의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치에서의 신호의 후처리를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치에서 선형화회로를 통과하기 전의 속도별 신호강도를 나타낸 그래프이며, 도 9는 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치에서 선형화회로를 통과한 후의 속도별 신호강도를 나타낸 그래프이고, 도 10은 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치의 디지털신호처리부의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 이 발명의 한 실시예에 따른 압연강판속도측정장치의 출력회로부의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 12 내지 도 14는 이 발명에 따라 와전류를 이용하여 이동강판의 속도를 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면이며, 여기에서 도 12는 이 발명에 따른 속도측정장치의 여자코일에 의해 이동강판에 자속이 가해지는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 도 12에서 가해진 자속에 의해 이동강판의 표면에 와전류가 발생하는 것을 설명하기 위한 도면이며, 도 14는 도 13에서 발생한 와전류에 의한 자속에 의해 감지코일에 기전력이 유도되는 것을 설명하기 위한 도면이다.In the drawings, Figure 2 is a view for explaining the hot rolling process, Figure 3 is a view for explaining the configuration of the frame inner fastening rolling steel sheet speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a present invention Figure 5 is a view for explaining the configuration of the frame external fastening type rolling steel sheet speed measuring apparatus according to another embodiment of Figure 5 is a view for explaining the connection method of the input terminal and the output terminal of the unit sensor head according to an embodiment of the present invention 6 is a view for explaining the configuration of the amplification circuit of the rolled steel sheet speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a signal of the signal in the rolled steel sheet speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention Figure 8 is a view for explaining the post-processing, Figure 8 is a graph showing the signal strength for each speed before passing through the linearization circuit in the rolled steel sheet speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 9 Figure 10 is a graph showing the signal strength for each speed after passing through the linearization circuit in the apparatus for measuring the rolling steel sheet speed according to an embodiment of the invention, Figure 10 is a configuration of a digital signal processing unit of the apparatus for measuring the rolling steel sheet speed according to an embodiment of the present invention 11 is a view for explaining the configuration of the output circuit portion of the rolling steel sheet speed measurement apparatus according to an embodiment of the present invention, Figures 12 to 14 are moved using the eddy current according to the present invention 12 is a view for explaining the principle of measuring the speed of the steel sheet, wherein FIG. 12 is a view for explaining the magnetic flux is applied to the moving steel sheet by the excitation coil of the speed measuring device according to the present invention, Figure 13 is FIG. Is a view for explaining the generation of eddy currents on the surface of the moving steel sheet by the magnetic flux applied in FIG. A diagram illustrating that the electromotive force is induced in the coil.
도면에서 인용부호 1은 강판 또는 기타의 금속물체인 측정대상물을 지칭하며, 2는 레이저속도계를, 3, 4, 5는 압연기를, 6, 7은 루퍼를, 8은 압연강판권취기를, 9, 16은 센서프레임을, 10, 11, 12, 17, 18, 19는 권선보빈을, 13, 20은 발신 또는 여자코일을, 14, 15, 21, 22은 감지코일을, 25는 온도계를, 26은 입력신호를, 27은 발신코일의 접지선을, 28, 29는 감지코일의 출력을, 30은 귀환증폭기를, 31은 차동증폭기를, 32는 위상검출기를, 33은 위상변환기를, 34는 귀환증폭기의 이득(Gain)을, 35는 신호발진기를, 36은 접지를, 37은 선형화회로를, 38은 콘덴서를, 39는 가변저항을, 40은 디지털신호처리부를, 41은 출력회로부를, 42는 신호필터링 회로부를, 43은 저주파통과필터를, 44, 45는 대역통과필터를, 46은 고주파통과필터를, 47은 최적 측정값 분류회로를, 48은 특정 주파수 분류 및 제거회로를, 49는 증감속도제한기/증감제한기의 입력신호를, 50은 증감속도제한기/증감제한기를, 51은 전압출력회로를, 52는 전류출력회로를, 53은 통신출력회로를 각각 지칭한다.In the drawings, reference numeral 1 denotes a measurement object, which is a steel sheet or other metal object, 2 denotes a laser speedometer, 3, 4, 5 denotes a rolling mill, 6, 7 denotes a looper, 8 denotes a rolled steel coil, 9, 16 for sensor frame, 10, 11, 12, 17, 18, 19 for winding bobbin, 13, 20 for outgoing or excitation coil, 14, 15, 21, 22 for detection coil, 25 for thermometer, 26 Is the input signal, 27 is the ground wire of the source coil, 28 and 29 are the outputs of the sense coil, 30 is the feedback amplifier, 31 is the differential amplifier, 32 is the phase detector, 33 is the phase shifter, and 34 is the feedback. Gain of amplifier, 35 is signal oscillator, 36 is ground, 37 is linearization circuit, 38 is capacitor, 39 is variable resistor, 40 is digital signal processor, 41 is output circuit, 42 Denotes a signal filtering circuit, 43 denotes a low pass filter, 44 and 45 denotes a bandpass filter, 46 denotes a high frequency filter, 47 denotes an optimum measured value classification circuit, and 48 denotes a specific frequency classification and Large circuit, 49 is the input / output of the increase / deceleration limiter, 50 is the increase / decrease limiter, 51 is the voltage output circuit, 52 is the current output circuit, 53 is the communication output circuit. Respectively.
이 실시예에 따른 와전류를 이용한 압연강판속도측정장치는 도 3에 보이듯이, 측정하고자 하는 대상물체의 상부에 도 3와 같은 모양의 구조를 가진 와전류 방식에 의한 압연강판의 속도측정장치를 설치한다. 이 실시예에 따른 와전류를 이용한 압연강판속도측정장치는 프레임(16)의 내부에 설치된 하나의 여자코일(13)과 두개의 감지코일(14, 15)로 구성되어 있다. 도 4에 도시된 다른 실시예에 따른 속도측정장치는 두 개의 감지코일(21, 22)이 프레임(16)의 외부에 설치되는 것을 제외하고는 도 3에 도시된 실시예와 동일하다. 여자코일(20)은 프레임(16)의 내부에 설치된다.As shown in FIG. 3, a device for measuring a speed of a rolled steel sheet using an eddy current method having a structure as shown in FIG. 3 is installed on an object to be measured, as shown in FIG. 3. . The device for measuring the rolling steel speed using the eddy current according to this embodiment is composed of one excitation coil 13 and two sensing coils 14 and 15 installed inside the frame 16. The speed measuring apparatus according to another embodiment shown in FIG. 4 is the same as the embodiment shown in FIG. 3 except that two sensing coils 21 and 22 are installed outside the frame 16. The excitation coil 20 is installed inside the frame 16.
이 발명에 따른 와전류를 이용한 압연강판속도측정장치에서 두개의 감지코일(14, 15 또는 21, 22)를 갖는 것은 측정대상물(1)이 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 좌우로, 즉 +와 -방향으로 움직이기 때문이며, 또한 측정대상물(1)과 압연강판속도측정장치와의 거리가 변하기 때문에 만약 하나의 감지코일만 있다면 거리에 따라서 서로 다른 값이 측정되는 측정오차가 발생할 수 있기 때문이며, 이렇게 측정오차가 발생할 경우 두 개의 좌우 감지코일에서 측정된 측정값의 차이를 가지고 압연강판 속도를 측정한다면 비록 측정대상물(1)과 이 발명에 따른 와전류를 이용한 압연강판속도측정장치와의 거리가 변화하더라도 변화되는 거리에 의한 자장의 변화는 좌우 감지코일에 같은 영향을 주기 때문에 원하는 압연강판의 속도계측에는 별다른 영향을 주지 않게 된다.In the rolled steel sheet velocity measuring apparatus using the eddy current according to the present invention having two sensing coils 14, 15 or 21, 22, the measurement object 1 is left and right, that is, + and This is because the distance between the measuring object (1) and the rolled sheet speed measuring device changes because it moves in the-direction. If there is only one sensing coil, measurement errors may occur in which different values are measured according to the distance. If a measurement error occurs and the rolling steel sheet velocity is measured with the difference between the measured values measured at the two left and right sensing coils, even if the distance between the measurement object (1) and the rolling steel sheet velocity measuring apparatus using the eddy current according to the present invention is changed. The change in the magnetic field due to the changing distance has the same effect on the left and right sensing coils, so that it does not affect the speed measurement of the desired rolled steel sheet. do.
이 발명에 따른 압연강판의 속도측정원리는 나타내는 도 12 내지 도 14에서, E는 여자코일에 인가되는 전압을, B는 여자코일에 인가된 전류에 의해 압연강판의표면에 발생하는 자속밀도를,는 강판의 이동방향을 감안한 B의 벡터치를, V는 강판의 이동속도를,는 강판의 이동방향을 감안한 V의 벡터치를, J는 여자코일에 전기에너지를 가하여 여자시킬 때에 강판의 표면에 발생하는 와전류(eddy current)의 밀도를,는 강판의 전기전도도를, 그리고 Vemf는 강판의 표면의 와전류에 의해 감지코일에서 유도되는 기전력을, N은 감지코일의 권선수를, f는 인가전류의 주파수를, S는 감지코일의 면적을 나타낸다.12 to 14, the speed measurement principle of the rolled steel sheet according to the present invention, E is the voltage applied to the excitation coil, B is the magnetic flux density generated on the surface of the rolled steel sheet by the current applied to the excitation coil, Is the vector value of B in consideration of the moving direction of the steel plate, V is the moving speed of the steel plate, Is the vector value of V in consideration of the moving direction of the steel plate, and J is the density of eddy currents generated on the surface of the steel sheet when it is excited by applying electrical energy to the excitation coil. Is the electrical conductivity of the steel plate, Vemf is the electromotive force induced in the sensing coil by the eddy current of the surface of the steel plate, N is the number of windings of the sensing coil, f is the frequency of the applied current, S is the area of the sensing coil .
도 12에서 알 수 있듯이, 여자코일에 인가되는 전압과 강판의 이동속도 및 여자코일에 의해 압연강판의 표면에 발생하는 자속밀도는 서로 수학식 1과 같은 관계식을 갖는다.As can be seen in Figure 12, the magnetic flux density generated on the surface of the rolled steel sheet by the voltage applied to the excitation coil, the moving speed of the steel sheet and the excitation coil have a relationship as shown in equation (1).
또한, 도 13에서 알 수 있듯이, 강판의 표면에 발생하는 와전류의 밀도와 자속밀도 및 강판의 전기전도도와 이동속도는 서로 수학식 2와 같은 관계식을 갖는다.In addition, as can be seen in Figure 13, the density and magnetic flux density of the eddy current generated on the surface of the steel sheet and the electrical conductivity and the moving speed of the steel sheet have a relationship as shown in equation (2).
또한, 도 14에서 알 수 있듯이, 감지코일에서 유도되는 기전력과 감지코일의 면적과 권선수 및 강판의 표면에 발생하는 자속밀도와 여자코일에 인가되는 전류의 주파수는 서로 수학식 3과 같은 관계식을 갖는다.In addition, as can be seen in Figure 14, the electromotive force induced in the sensing coil, the area of the sensing coil and the number of windings, the magnetic flux density generated on the surface of the steel sheet and the frequency of the current applied to the excitation coil have a relationship as shown in equation (3) Have
즉, 강판의 표면의 와전류에 의해 감지코일에서 유도되는 기전력 Vemf는 여자코일에 인가된 전류에 의해 압연강판의 표면에 발생하는 자속밀도 B의 함수이고, 여자코일에 인가된 전류에 의해 압연강판의 표면에 발생하는 자속밀도 B는 강판의 이동속도 V의 함수이며, 여자코일에 인가되는 전압과 강판의 전기전도도와 감지코일의 면적과 권선수 및 여자코일에 인가되는 전류의 주파수는 사전에 인지가 가능하거나 제어가 가능한 인수이므로, 강판의 표면의 와전류에 의해 감지코일에서 유도되는 기전력 Vemf를 측정함으로써 강판의 이동속도 V를 구할 수 있다.That is, the electromotive force Vemf induced in the sensing coil by the eddy current of the surface of the steel sheet is a function of the magnetic flux density B generated on the surface of the rolled steel sheet by the current applied to the excitation coil, The magnetic flux density B generated on the surface is a function of the moving speed V of the steel sheet, and the voltage applied to the excitation coil, the electrical conductivity of the steel sheet, the area of the sensing coil, the number of turns and the frequency of the current applied to the excitation coil are known beforehand. Since it is a possible or controllable factor, the moving speed V of the steel sheet can be obtained by measuring the electromotive force Vemf induced in the sensing coil by the eddy current of the surface of the steel sheet.
강판의 이동속도는 하나의 감지코일에 유도된 기전력만을 측정하여도 구할 수 있는데, 도시된 실시예에서는 같은 권선수를 갖는 두 개의 감지코일을 가지고있으며, 여자코일로부터 등거리로 좌우에 배열되어 있다. 만약, 이 발명에 따른 와전류방식에 의한 압연강판의 속도 측정장치에 어떤 압연강판도 놓여져 있지 않다면 두개의 감지코일에 감지되는 유도전압은 여자코일에 공급되는 정해진 주파수와 전압을 가진 교류전압과 같은 전압으로 유도된다. 만약 이 발명에 따른 와전류 방식에 의한 압연강판의 속도 측정장치 하부에 압연강판이 놓여져 있다면 여자코일에 공급되는 정해진 주파수와 전압을 가진 교류전압에 의해 압연판 표면에 와전류가 형성되게 되며, 이렇게 형성된 와전류는 도 11에서 도시된 것처럼 제1 감지코일에 기전력 Vemf1이 형성되며, 제2 감지코일에 또다른 기전력 Vemf2가 형성되어 진다. 두 개의 감지코일에 발생된 기전력의 차이(Vemf)는 압연강판의 속도에 따라 달라지며, 만약 압연강판의 움직이는 방향이 반대가 되면 두 개의 감지코일에 발생된 기전력의 차이(Vemf)는 부호가 반대가 된다.The moving speed of the steel sheet can also be obtained by measuring only the electromotive force induced in one sensing coil. In the illustrated embodiment, two moving coils having the same number of windings are arranged at equal distances from the excitation coil. If no rolled steel plate is placed in the speed measuring device of the rolled steel sheet by the eddy current method according to the present invention, the induced voltage detected by the two sensing coils is the same voltage as the AC voltage having the predetermined frequency and voltage supplied to the excitation coil. Is induced. If the rolled steel sheet is placed under the speed measuring device of the rolled steel sheet according to the eddy current method according to the present invention, the eddy current is formed on the surface of the rolling plate by an alternating voltage having a predetermined frequency and voltage supplied to the excitation coil. As shown in FIG. 11, electromotive force Vemf1 is formed in the first sensing coil, and another electromotive force Vemf2 is formed in the second sensing coil. The difference in the electromotive force (Vemf) generated in the two sense coils depends on the speed of the rolled steel sheet. If the moving direction of the rolled steel sheet is reversed, the difference in the electromotive force (Vemf) generated in the two sense coils is reversed. Becomes
두 개의 감지코일에 발생된 기전력의 차이 Vemf는 차동증폭기(31)로 전달되고, 도 6에 도시된 바와 같은 신호처리를 거쳐서 원하는 값을 얻게 된다. 이러한 차이는 도 6에서 차동증폭기(31)로 입력되는 신호(28, 29)로 부터 전압차이를 구하기 위해 사용되는 데, 수학식 4와 같이 계산된다.The difference Vemf of the electromotive force generated in the two sense coils is transferred to the differential amplifier 31, and the desired value is obtained through signal processing as shown in FIG. This difference is used to calculate the voltage difference from the signals 28 and 29 input to the differential amplifier 31 in FIG. 6, which is calculated as in Equation 4.
코일을 권선할 때의 차이와 신호선의 차이로 인해 비록 이 실시예에 따른 속도측정장치의 하부에 압연강판이 없다고 할지라도 차동증폭기(31)로 입력되는 전압은 동일하지 않을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 먼저 측정하고자 하는 압연강판을 정지시킨 상태에서 두 개의 감지코일의 출력값(28, 29)을 동일하게 유지할 필요가 있다. 즉, 기전력의 차이(Vemf)는 0이 된다. 이러한 목적으로 콘덴서(38)와 가변저항(39)을 두 개의 감지코일의 출력단에 설치함으로써 압연강판의 속도가 0이 되었을 때 차동증폭기(31)로 입력되는 두 개의 감지코일의 출력값(28, 29)은 동일하게 유지되며, 이 때 기전력의 차이는 0이 된다.Due to the difference in winding the coil and the difference in the signal line, the voltage input to the differential amplifier 31 may not be the same even if there is no rolled steel sheet in the lower part of the speed measuring apparatus according to this embodiment. In order to solve this problem, first, it is necessary to keep the output values 28 and 29 of the two sensing coils the same while stopping the rolled steel sheet to be measured. That is, the difference Vemf of the electromotive force becomes zero. For this purpose, by installing the capacitor 38 and the variable resistor 39 at the output ends of the two sense coils, the output values of the two sense coils 28 and 29 input to the differential amplifier 31 when the speed of the rolled steel sheet becomes zero. ) Remains the same, and the difference in electromotive force is zero.
압연강판과 이 실시예에 따른 와전류를 이용한 속도측정장치 사이의 거리에 따라 귀환증폭기(30)의 이득(34)이 자동적으로 조절되도록 할 수 있다. 이렇게 하면, 압연강판과 속도측정장치 사이의 거리에 따라 여자코일(13, 20)에 가해지는 전압을 조절하게 된다. 다시 말해서, 압연강판과 속도측정장치 사이의 거리가 멀 수록 여자코일(13, 20)에 가해지는 전압을 크게 함으로써 압연강판에 발생되는 와전류를 크게 형성하게 된다.The gain 34 of the feedback amplifier 30 may be automatically adjusted according to the distance between the rolled steel sheet and the speed measuring device using the eddy current according to this embodiment. In this way, the voltage applied to the excitation coils 13 and 20 is adjusted according to the distance between the rolled steel sheet and the speed measuring device. In other words, as the distance between the rolled steel sheet and the speed measuring device increases, the voltage applied to the excitation coils 13 and 20 increases, thereby forming a large eddy current generated in the rolled steel sheet.
이 것은 또한 이 실시예에 따른 속도측정장치를 설치할 때 설치위치상의 오차가 발생함에 따른 측정오차도 스위치를 조작함으로써 귀환증폭기(31)의 이득(34)을 조정시킴으로써 해결할 수 있다.This can also be solved by adjusting the gain 34 of the feedback amplifier 31 by manipulating a measurement error switch due to an error in the installation position when installing the speed measuring device according to this embodiment.
도 6에서 보는 바와 같이 신호발진기(35)를 통해 특정 주파수를 갖는 교류전류를 발생시키게 된다. 이 신호는 선형화 회로부(37)을 거쳐 여자코일에 가해지게 되며 압연강판에 와전류가 발생된다. 이 때 압연강판에 형성된 와전류에 의해서 발생된 자장은 여자코일에 의해 형성된 자장과 같은 위상을 가지고 있지 않을 뿐 만 아니라, 두개의 감지코일에 발생된 전압차의 위상과 일치하지 않는 문제를 가지고 있다. 이는 회로 전체에 대한 안정성에 문제를 야기시킬 뿐 만 아니라 측정되는 신호가 발진하는 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서, 신호발진기(35)에서 발생시킨 전압의 위상을 여자코일에 의해 형성된 자장의 위상과 두 개의 감지코일의 위상을 일치시키기 위해 위상감지회로(32)와 위상변환회로(33)를 사용한다.As shown in FIG. 6, an AC current having a specific frequency is generated through the signal oscillator 35. This signal is applied to the excitation coil via the linearization circuit section 37 and an eddy current is generated in the rolled steel sheet. At this time, the magnetic field generated by the eddy current formed in the rolled steel sheet not only has the same phase as the magnetic field formed by the excitation coil, but also does not coincide with the phase of the voltage difference generated in the two sensing coils. Not only does this cause stability for the circuit as a whole, it can also cause problems with the measured signal oscillating. Therefore, the phase sensing circuit 32 and the phase converting circuit 33 are used to match the phase of the voltage generated by the signal oscillator 35 with the phase of the magnetic field formed by the excitation coil and the phases of the two sensing coils.
이렇게 처리된 신호는 도 8과 같은 특성을 가지며, 도 6의 선형화 회로부 37)를 거쳐서 도 9와 같은 신호를 획득할 수 있다. 이렇게 획득된 신호는 다시 디지털신호처리부(40)로 보내진다.The processed signal has the characteristics as shown in FIG. 8, and the signal as illustrated in FIG. 9 may be obtained through the linearization circuit 37 of FIG. 6. The signal thus obtained is sent back to the digital signal processor 40.
디지털신호처리부(40)로부터의 신호는 신호필터부(42)에 있는 각종 필터를 통과하게 되며 최적측정값 분류회로(47)에서 최적의 값을 선택한 신호를 저장하게 된다. 이렇게 처리된 신호는 또다시 측정주파수 분류 및 제거회로를 통과함으로써 측정신호의 특정 주파수를 제거하거나 다른 목적으로 사용하도록 한다.The signal from the digital signal processing unit 40 passes through various filters in the signal filter unit 42 and stores the signal selected by the optimum measurement value classification circuit 47. The processed signal is then passed through the measurement frequency classification and cancellation circuit to remove a specific frequency of the measurement signal or to use it for other purposes.
마지막으로, 이렇게 처리된 신호는 증감속도제한기/증감제한기(50)을 통과하여 전압출력(51)이나 전류출력(52) 또는 통신출력(59)를 통해 최종적으로 신호가 출력되도록 한다.Finally, the processed signal passes through the increase / decrease speed limiter / decrease limiter 50 so that the signal is finally output through the voltage output 51, the current output 52, or the communication output 59.
이 발명에 따른 와전류를 이용한 압연강판속도측정장치를 이용하면 슬립에 의한 측정오류가 없으므로 정확한 측정치를 얻을 수 있으며, 먼지, 수증기, 고열 등과 같은 환경요인에 의한 영향을 받지 않고 측정을 행할 수 있다.Using the rolled steel sheet speed measuring apparatus using the eddy current according to the present invention there is no measurement error due to slip can be obtained accurate measurement, it can be measured without being affected by environmental factors such as dust, water vapor, high temperature.
Claims (2)
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| KR1020000081897A KR20020053123A (en) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Apparatus for measuring velocity of a moving metal plate |
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Family Applications (1)
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| KR1020000081897A KR20020053123A (en) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | Apparatus for measuring velocity of a moving metal plate |
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