摘 要：對軋制力傳感器的種類、其應(yīng)用領(lǐng)域及其校準(zhǔn)過程進(jìn)行簡要介紹，并闡述幾個校準(zhǔn)過程中需要注意的事項。

關(guān)鍵詞：計量校準(zhǔn)；軋制力傳感器；計量性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.012

軋制力傳感器，常見的有兩種，一種是加拿大KELK公司生產(chǎn)的電阻應(yīng)變式軋制力傳感器，一種是瑞典ABB公司生產(chǎn)的磁彈性式軋制力傳感器，主要應(yīng)用于鋼鐵冶金行業(yè)。鋼鐵廠軋鋼的過程是軋鋼機(jī)通過輥輪連續(xù)不斷地對鋼板施加壓力，進(jìn)而將鋼材軋制成符合工藝要求的鋼板。為了保證施加在輥輪兩端的力值一致，滿足實時顯示軋機(jī)軋制力大小及準(zhǔn)確有效地控制軋機(jī)，通常在輥輪軸承箱下面的兩端安裝軋制力傳感器來測量軋機(jī)輥輪兩端的力。

軋制力傳感器一般安裝于軋機(jī)下輥輪軸承箱下面，由于軋機(jī)的軋制力大都比較大，從7.5MN至60MN都有，使用較多的一般為20MN左右的，工作環(huán)境比較惡劣，這些都在一定程度上影響著軋制力傳感器的使用壽命及測量精度，再加上不同程度的過載，更使得軋制力傳感器在使用一定周期后需要拆下修復(fù)并校準(zhǔn)后才能重新使用。

1 軋制力傳感器主要的計量性能要求

軋制力傳感器的計量性能通常參照1級力傳感器的計量技術(shù)指標(biāo)，重復(fù)性為：1.0%FS；直線度為：±1.0%FS；滯后為：±1.0%FS。在實際校準(zhǔn)過程中發(fā)現(xiàn)，修復(fù)狀態(tài)較為理想的軋制力傳感器的重復(fù)性一般都在0.10%FS以內(nèi)，直線度及滯后兩者均能達(dá)到0.60%FS左右，更多的情況是直線度小滯后大或直線度大滯后小。

2 軋制力傳感器校準(zhǔn)環(huán)境要求

通常要求校準(zhǔn)時，實驗室環(huán)境溫度要滿足：（20±5）℃，相對濕度不大于80%，此外，校準(zhǔn)軋制力傳感器過程中，環(huán)境溫度的變化不得超過1℃/h。

校準(zhǔn)時，周圍應(yīng)無影響軋制力傳感器校準(zhǔn)結(jié)果的振動、沖擊、電磁場等干擾。

一般要求校準(zhǔn)時使用的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)等級要不得低于0.1級，由于軋制力傳感器的過載的特殊性，而力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的滿量程力值最好要超過被檢的軋制力傳感器設(shè)計力值的120%。

3 軋制力傳感器校準(zhǔn)過程

（1）軋制力傳感器在校準(zhǔn)前，應(yīng)提前在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下放置一定時間，通常為8h以上，保證其溫度與滿足校準(zhǔn)條件的溫度相一致。

（2）校準(zhǔn)前，將軋制力傳感器置于力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上，與激勵電源、顯示儀表等連接，將軋制力傳感器調(diào)整到工作狀態(tài)，通電預(yù)熱三十分鐘以上。

（3）對軋制力傳感器進(jìn)行預(yù)負(fù)荷，力值保持時間30s以上，而后力值卸載至零，等待30s以上以便傳感器回零，往返預(yù)加載3次以上。

（4）軋制力傳感器的校準(zhǔn)點一般要求做到均勻分布，不少于5個校準(zhǔn)點，常用的校準(zhǔn)點有額定負(fù)荷的10%、20%、40%、60%、80%、100%。

（5）逐級加載至滿負(fù)荷，再逐級卸載至領(lǐng)負(fù)荷，到達(dá)設(shè)定的每級校準(zhǔn)點后，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)力值保持一定時候，待軋制力傳感器力值穩(wěn)定后，從顯示儀表上讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)值并記錄。通常標(biāo)準(zhǔn)機(jī)力值保持時間為30s，具體視實際情況而定。傳感器進(jìn)回程力值校準(zhǔn)至少三次以上。

4 軋制力傳感器校準(zhǔn)時的注意事項

（1）由于軋制力傳感器過載能力強(qiáng)，且針對返修后再校準(zhǔn)的特殊性，不論是電阻式應(yīng)變式軋制力傳感器還是磁彈性式軋制力傳感器，一般按照設(shè)計載荷的120%對其進(jìn)行預(yù)負(fù)荷，超載預(yù)負(fù)荷還可以將幫助軋制力傳感器更快地達(dá)到工作狀態(tài)下的實際零點。

（2）電阻式應(yīng)變式軋制力傳感器滿量程靈敏度輸出值一般在（1.5～2.0）mV/V范圍內(nèi)，若預(yù)加載過程中發(fā)現(xiàn)滿量程靈敏度輸出值低于1.5mV/V，基本可以初步認(rèn)為該傳感器彈性體過載嚴(yán)重至性能受損，修復(fù)的可能性比較小，這一點也可以從該傳感器的直線度及滯后通常也是遠(yuǎn)超1.0%FS的性能指標(biāo)要求、重復(fù)性也不好的校準(zhǔn)結(jié)果中得出。

（3）磁彈性式軋制力傳感器在預(yù)負(fù)荷階段可以根據(jù)力值顯示儀表示值，調(diào)整其控制電路中的輸出電阻值，可以實現(xiàn)對輸出力值大小的調(diào)整，甚至可以根據(jù)客戶要求的指定力值點進(jìn)行調(diào)整，保證該力值點實現(xiàn)顯示值與標(biāo)準(zhǔn)值誤差基本為零。

需要注意的是，力值調(diào)整不是一次調(diào)整到位的，需要分步經(jīng)過幾次調(diào)整實現(xiàn)的。力值調(diào)整的步驟大致如下：

1）超載預(yù)負(fù)荷結(jié)束后，將力值顯示儀表清零，再直接加載至軋制傳感器的滿量程負(fù)荷力值，此時，對電路阻值進(jìn)行大致調(diào)整，將顯示力值調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)力值附近，再將標(biāo)準(zhǔn)機(jī)力值卸載至零，觀察被檢軋制力傳感器的零點值。

2）記錄下該軋制力傳感器的零點值后清除零點力值，控制力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)逐級加載力值至滿量程，記錄加載過程中各級的傳感器力值儀表的顯示值，結(jié)合傳感器零點值及各校準(zhǔn)點示值，分析確定電阻阻值調(diào)整方向及大小，進(jìn)行第二次電路阻值調(diào)整，阻值調(diào)整后，還是需要將力值卸載至零點。

3）在記錄傳感器零點示值后清零，控制力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)再次逐級加載至滿量程，驗證阻值調(diào)整方案是否正確。

4）如果達(dá)到預(yù)期結(jié)果，則可以開始正式的校準(zhǔn)測量過程，如果與預(yù)期結(jié)果還存在一定出入，則重復(fù)3.2電阻調(diào)整的步驟再次進(jìn)行調(diào)整，直至符合要求。

（4）由于磁彈性式軋制力傳感器結(jié)構(gòu)的特殊性，傳感器側(cè)面固定螺栓的鎖緊扭力值能較大程度上對傳感器的線性產(chǎn)生影響，通常要求磁彈性式測力傳感器在修復(fù)完成后，用定值扭力扳手將各螺栓按標(biāo)準(zhǔn)扭力值將其鎖止。

（5）校準(zhǔn)完成后，按照不同類別的軋制力傳感器，測量相關(guān)參數(shù)，如電阻式應(yīng)變式軋制力傳感器，還需測量其輸入電阻、輸出電阻、各電橋橋臂的阻值等；而磁彈性式測軋制力傳感器則需要測量其輸出電阻，通常情況下，軋制力傳感器還要進(jìn)行絕緣電阻測量，檢查其是否符合要求。

作者簡介：林志偉（1987-），男，福建福州人，助理工程師，研究方向：計量檢測校準(zhǔn)。