多普勒激光測量儀原理簡析及應用

[摘要]為保證入爐鋼坯的長度，避免軋制出現(xiàn)短尺，在鋼坯運輸輥道上增加鋼坯速度、長度測量系統(tǒng)。多普勒激光測量儀采用多普勒激光外差技術對鋼坯進行非接觸式測量。該系統(tǒng)安裝簡單，檢測精度高，有適合于工業(yè)環(huán)境的多種數(shù)據(jù)接口。本文從實際應用的角度出發(fā)，詳細說明了LSV系列多普勒激光測量儀用于測速和長度測量的應用，著重介紹了多普勒光譜的工作原理，人機交互系統(tǒng)的組成和顯示構架及測試過程中常見問題及解決方法，以及如何在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置。

[關鍵詞] 多普勒激光   傳感器   條紋間隔  偏移量 外差法

一、簡述

LSV系列多普勒激光測量儀是德國POLYTEC公司的產品，在濟鋼中厚板廠得到較好的應用。該激光測量儀根據(jù)多普勒光譜的測量原理，具有測量精度高，維護簡單的特點。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，安裝在輥道的側面，對在線鋼坯進行速度和長度檢測，避免短尺鋼坯造成的改判率，提高了企業(yè)的效益。它屬非接觸測量,具動態(tài)響應快、空間分辨率高、測量范圍大等優(yōu)點,在測量領域有廣闊的應用前景^[1] 。

二、系統(tǒng)組成

  1、硬件組成

 多普勒激光測速和測長系統(tǒng)主要由以下部件組成：光學傳感器組件一套，LSV系統(tǒng)控制器一套，傳感器探頭及移動架一套，數(shù)據(jù)傳輸線一根，上位機一臺，電氣控制柜一臺，水冷及空氣吹掃組件一套。

2、軟件架構

2．1軟件構成

本系統(tǒng)的上位機操作系統(tǒng)為WINDOWS 2000；編程軟件是Visual C++.NET，C++語言的編程環(huán)境（IDE Integrated Development Environment），具有相同的基本數(shù)據(jù)庫類型和用戶定義類型以及類和接口，實現(xiàn)了不同語言的交互，大大簡化應用程序開發(fā)，提高編程效率；數(shù)據(jù)庫的設計采用SQL Server 2000，具有豐富的圖形化管理工具，動態(tài)自動管理和優(yōu)化功能，豐富的編程接口工具，具有很好的伸縮性，可靠性，管理方式簡單。

2.2 人機交互界面HMI

啟動PC機，進入WINDOWS 2000界面，在HMI的桌面是有兩個快捷鍵，LSV6200用于設置激光測量儀的內置參數(shù)，監(jiān)控測量數(shù)據(jù)的狀態(tài)圖；LSVSETUP用于運行HMI測量長度顯示及報警信息畫面，同時具有數(shù)據(jù)信息存儲功能。

（1）           主畫面：顯示測量長度及鋼坯模擬圖示。右上角的報警信息：綠色為正常，紅色為報警，說明此時激光探頭的溫度過高或激光器本身出現(xiàn)了問題（電壓波動或電磁干擾等）。報警時激光器不再進行測量工作。

（2）           參數(shù)配置：可以輸入鋼板信息如班別，鋼種，標準長度，批號等。

（3）       歷史瀏覽：可查看歷史數(shù)據(jù)。

三、測量原理分析^[2]

    多普勒激光測量儀是采用非接觸傳感器測量鋼坯速度和長度的儀器,向板坯表面發(fā)射兩束相交的激光,產生光干涉現(xiàn)象,形成多普勒效應。干涉條紋的移動速度與物體通過兩束激光的交點的速度成正比, 大多數(shù)使用的裝置并不含參考光,而是將兩束等強度的光聚焦并相交在測量點處^[3]

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