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专利名称：无损连续监测带状材料密度异常的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种监测带状材料密度异常的装置和方法，特别涉及一种无损连续监测带状材料密度异常的装置和方法。
背景技术：
带状材料的密度异常在工业生产中对于产品的重量好坏起着关键性的作用。现阶段对于带状物体密度异常的监测方法主要分为两种一种是对物体进行随机有损取样，然后通过对样品称重计算物体的密度，再判断物体的密度异常。这种方法是需要人工参与的有损采样监测，不能反映整个物体的密度异常，只能根据取样密度值估计物体的大致密度分布情况。另一种方法是针对金属带状材料而采用的放射性方法实时监测密度的均匀性，此法虽可以实现无损连续检测且精确度较高，但由于放射性对人体会造成损害，同时能量需求较高，无法广泛运用于工业生产中。

发明内容
本发明旨在提供一种无放射性且能做到连续无损监测带状材料密度异常的装置和方法。本发明通过以下方案实现。一种无损连续监测带状材料密度异常的装置，包括测量单元、除法电路和计算机设备，所述的测量单元从下至上包括有电子称重设备——滚动轴——连接环——电机，滚动轴垂直竖立于电子称重装置上，电机通过连接环与滚动轴连接，电机通过连接环给予滚动轴横向旋转的力而不给予纵向的力，保证滚动轴对于所测量的带状材料的相对重量(即带状材料对电子称重装置所产生的压力)不产生影响；所述测量单元的电子称重设备通过数据线与除法电路连接，向其传送相对重量数据；所述测量单元的电机通过数据线分别与除法电路和计算机设备连接，分别实现向除法电路传送电机的运行时间数据与接收计算机设备的电机控制信号；除法电路与计算机设备通过数据线或无线方式连接，实现将除法电路计算得到的数据向计算机设备传送；除法电路采用现有常用的相关电子设备即可，计算机设备则采用现有常规具备信号接收、数据处理、控制及显示输出功能的设备即可。为使上述监测装置的监测结果更加准确，本装置还包括整平辊部件，用以整平测量的带状材料。—种无损连续监测带状材料密度异常的方法，采用上述的无损连续监测带状材料密度异常的装置，电机带动滚动轴转动，由与其连接的计算机设备设定恒定线速度值并保持，通过数据线将设定值的控制信号传送至电机，使带状材料以均匀的线速度卷绕滚动轴运动；电子称重设备将获得的连续卷绕于滚动轴上的带状材料的相对重量数据通过数据线传送至除法电路中，电机的运行时间则通过数据线传送至除法电路中。材料相对密度=材料相对重量/材料的体积，材料体积=材料长度X材料宽度X材料厚度，对于测量的每卷带状材料而言，其厚度和宽度设定为一致，因此该卷材料的体积就正比于材料的长度，又因为线速度已设定为恒速，所以长度正比于卷绕时间即电机运行时间，也就是体积正比于卷绕时间，即电机运动的时间。因此除法电路在接收到相对重量数据和电机运动时间数据后，按公式相对重量/运动时间计算得到相对密度，将相对密度信号传送至与其相连接的计算机设备，计算机设备依据接受到的相对密度信号监控相对密度变化，如果相对密度没有变化，则除法电路的输出信号就是近似水平直线，如果相对密度在某个时间段是变化的，则输出信号就显示出相应的波动变化，计算机设备按上述原理将相对密度信号转化为相对密度变化波形图输出，从波形图中就可观测到带状材料的密度变化情况。还可在计算机设备中事先设定相对密度的上限值和下限值，当测得的相对密度值超出上限值或低于下限值时，发出密度异常报警信号。为使监测准确，带状材料在卷绕至滚动轴前，先经过整平辊整平。与现有技术相比，本发明具有以下明显优点
I.本发明装置中没有采用放射性设备，环境友好，应用广泛。2.本发明的监测装置和方法一方面可在无损情况下对带状材料实施密度异常监测，另一方面可实现密度异常的连续自动监测并具备实时报警功能。3.本发明的监测装置和方法对检测到的一些密度一致同类带状材料，先人工测得它们的绝对密度值，再根据测得的相对密度值，就可建立该类带状材料相对密度与绝对密度的关系曲线或转化公式，据此还可以实时计算该类其它带状材料的绝对密度值。


图I实施例I的装置框2实施例I中测量单元在监测状态下的结构示意3实施例2的计算机设备输出波形及报警原理示意图
具体实施例方式实施例I一种无损连续监测带状材料密度异常的装置，如图I所示为监测装置框图，包括测量单元I、除法电路2和计算机设备3。除法电路2与计算机设备3通过数据线连接。除法电路采用常用的相关电子装置。测量单元I在监测状态下的结构示意图如图2所示，从下至上包括有电子称重设备4—滚动轴5—连接环6—电机7，滚动轴5垂直竖立于电子称重设备4上，电机7通过连接环6与滚动轴5连接，电机7通过连接环6给予滚动轴5横向旋转的力量而不给予纵向的力，使滚动轴5对于测量的带状材料8的相对重量不产生影响；带状材料8在被卷绕前可先经整平辊部件11整平。电子称重设备4通过数据线9与除法电路2连接，将得到的带状材料相对重量数据传送至除法电路2中；电机7通过数据线10分别与除法电路2和计算机设备3连接，计算机设备3将设定的带状材料卷绕线速度值数据信号传送给电机7并保持该值，电机7将运行的时间数据传送给除法电路2。反映到图I中表现为，测量单元I将重量数据(即“重量信号”)和电机运行时间数据(即“长度信号”)传送至除法电路2中，除法电路2将计算得到的相对密度数据信号传送至计算机设备3中，而计算机设备向测量单元I的电机7传送线速度控制信号，计算机设备则最终输出相对密度变化波形图，从波形图中可判断待测带状材料密度异常情况。
实施例2一种无损连续监测带状材料密度异常的方法，采用实施例I的装置，电机7通过连接环6带动滚动轴5转动,与电机7连接的计算机设备3设定恒定线速度值,通过数据线10传送至电机7，使带状材料8以均匀的线速度卷绕滚动轴5运动，带状材料8在被卷绕前先经整平辊部件11整平；电子称重设备4将获得的连续卷绕于滚动轴5上的带状材料8的相对重量数据通过数据线9传送至除法电路2中；电机的运动时间则通过数据线10传送至除法电路2中，除法电路2将收到的相对重量数据和电机运行时间数据按公式相对重量/运行时间计算得到相对密度数据，将该密度数据传送计算机设备3中，计算机设备依据相对密度数据监控相对密度变化，并输出相对密度变化波形，如图3所示。如果相对密度没有变化，则计算机输出的信号波形图近似于水平直线，如果相对密度在某个时间出现变化，反应到图中就表现为波动幅度变化量增大。如果在计算机设备中事先设定相对密度的上限值和 下限值，如图3中的上下两条水平直线12和13，当测得的相对密度值超出上限值或低于下限值时，发出密度异常报警信号。
权利要求
1.一种无损连续监测带状材料密度异常的装置，其特征在于包括检测单元、除法电路和计算机设备；所述的检测单元从下至上包括有电子称重设备一滚动轴一连接环一电机，滚动轴垂直竖立于电子称重设备上，电机通过连接环与滚动轴连接；所述检测单元的电子称重设备通过数据线与除法电路连接，所述检测单元的电机通过数据线分别与除法电路和计算机设备连接，除法电路则通过数据线或以无线方式与计算机设备连接。
2.如权利要求I所述的无损连续监测带状材料密度异常的装置，其特征在于还包括整平辊部件。
3.一种无损连续监测带状材料密度异常 的方法，其特征在于采用如权利要求I或2所述的无损连续监测带状材料密度异常的装置，电机带动滚动轴转动，使厚度和宽度一致的带状材料以均匀的线速度卷绕滚动轴运动，线速度值由与电机相连接的计算机设备设定并保持并通过数据线传送至电机，电机运行的时间数据通过数据线直接传送至除法电路；电子称重设备将获得的连续卷绕于滚动轴上的带状材料的相对重量数据通过数据线传送至除法电路中；除法电路将接收到的相对重量数据和电机运行时间数据按公式相对重量/电机运行时间做计算，得到相对密度值的信号，并将信号传送至与其相连接的计算机设备，计算机设备依据信号数据监控相对密度变化，并转化为相对密度变化波形图输出。
4.如权利要求3所述的无损连续监测带状测量密度异常的方法，其特征在于在计算机设备中设定相对密度的上限值和下限值，当测得的相对密度值超出上限值或低于下限值时，发出密度异常报警信号。
5.如权利要求3或4所述的无损连续监测带状材料密度异常的方法，其特征在于所述的带状材料经整平辊整平后再卷绕至滚动轴。
全文摘要
本发明提供了一种无损连续监测带状材料密度异常的装置及方法，包括测量单元、除法电路和计算机设备，测量单元从下至上包括有电子称重设备——滚动轴——连接环——电机，电子称重设备通过数据线与除法电路连接，电机通过数据线分别与除法电路和计算机设备连接。电机带动滚动轴转动使带状材料以恒定线速度卷绕滚动轴运动；电子称重设备将带状材料的相对重量数据传送至除法电路中，电机的运动时间传送至除法电路；在除法电路中按公式相对重量/运行时间做计算，并将计算结果传输到计算机设备，由计算机设备输出相对密度变化波形图，并进行密度异常监控报警。采用本发明的装置和方法，可在无损情况下对带状材料实施密度异常连续自动实时监测,效率高、速度快、方便且无污染。
文档编号G01N9/02GK102735583SQ20121025056
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者张竣凯, 罗汉源, 赵于前 申请人:先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司