ЖУРНАЛ «СТА» №1/2007

24 СТА 1/2007 РАЗРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЯ www.cta.ru О БЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛАЗЕРНЫХ ДОПЛЕРОВСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЯХ Лазерные доплеровские измерители скорости и длины (ЛДИС) проката появились на прокатных станах пред- приятий Западной Европы и Америки во второй половине 80х годов, а в пер- вой половине 90х и на некоторых ме- таллургических предприятиях России. Применяются такие измерители там, где требуется точность измерения дли- ны и скорости движущегося объекта до 0,05% от измеряемой величины (ком- пания Джордж Келк, LS 200, LS 2100). Примерами удачного использования лазерных доплеровских измерителей может служить измерение длины горя- чего раската перед порезкой, измере- ние длины отрезанных штанг, измере- ние степени дрессирования в прокат- ной клети по разнице скоростей раска- та до и после клети в процессе прокат- ки. Теория работы таких измерителей подробно описана в [1]. Далее приве- дены наиболее существенные сведе- ния, которые, по мнению авторов, не- обходимо знать при использовании та- ких измерителей. Все промышленные ЛДИС строятся по дифференциальной оптической схеме. По этой схеме в оп- тическом блоке ЛДИС лазерный луч делится на два примерно одинаковых по мощности луча, которые затем про- странственно разносят. Из оптическо- го блока выходят два когерентных лу- ча, сходящихся под малым углом. В пространственной зоне пересечения лучей на поверхности объекта форми- руется интерференционная световая решётка. Прохождение через эту зону объекта вызывает рассеивание лазер- ного излучения, в результате которого длина его волны изменяется пропор- ционально скорости движения, что и позволяет измерять скорость движе- ния объекта. Область, где возможно существование этой решетки, называ- ют измерительной зоной. Глубина этой зоны зависит от ширины лазерного лу- ча и угла схождения лучей. Чем больше требуемая измерительная зона, тем на большем расстоянии от оптического блока она формируется. Так, для изме- рительной зоны глубиной 400 мм рас- стояние до оптического блока состав- ляет три метра («Вихревые техноло- гии», ЛИ803М), а для глубины зоны 50 мм расстояние составляет 300 мм (TSI, модели LS50M или 1000). Важное значение имеет способ раз- деления лазерного луча в оптическом блоке. Если луч делится с помощью полупрозрачного зеркала (TSI, модели 1000 и 2000S), то измеритель не опреде- ляет направление движения объекта. Если разделение производится с помо- щью акустооптического модулятора (ячейка Брэгга), то измеритель спосо- бен определять направление движения (Mesacon LV503, TSI 2000C). При раз- делении луча акустооптическим моду- лятором отклонённый лазерный луч получает частотное смещение, равное частоте модулятора. Соответственно, при демодуляции доплеровского сиг- нала на фотоприёмнике оптического блока сигнал оказывается смещённым на величину частоты акустооптическо- го модулятора. По отклонению часто- ты отражённого сигнала вверх или вниз от частоты модулятора и можно судить о направлении движения объек- та. В качестве источника когерентного излучения используют как газовые ге- Лазерные доплеровские измерители в системе учёта горячего проката В статье приводятся общие сведения о лазерных доплеровских измерителях скорости и длины проката, описываются модернизация таких измерителей модели ЛИ803М и работа системы учёта горячего проката с их использованием на Нижнетагильском металлургическом комбинате (ОАО НТМК). Александр Аникин, Алексей Федосейский Рис 1. Цех прокатки широкополочных балок ОАО НТМК