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同位素测厚仪监测系统设计及标定方法的研究

郎华威  
【摘要】:测厚仪在板轧厚度控制系统中起着非常重要的监测作用,它的测量精度将直接影响产品的质量。原有同位素测厚仪存在着设备落后,监测系统功能不完善,测量精度不高,以及标定方法繁琐等不足。 本文主要从两个方面改进原有同位素测厚仪:一是完善监测系统,使之监测界面美观大方,监测功能多样化,测量操作简易方便;另一方面,改进原有的标定方法,简化标定过程,提高标定精度。 传统的标定方法主要是通过最小二乘法进行一般多项式的曲线拟合,这种方法的拟合精度受标定点的个数以及测量范围影响较大,不利于工作人员对测厚仪进行多次反复的标定工作。为了改进原有的标定方法,首先,本文对传统最小二乘法进行了改进,改进的最小二乘法是以相对误差的平方和最小为运算条件,可以提高拟合精度。其次,在测厚仪原理公式基础上,本文还提出了一个新的数学模型作为拟合函数,该数学模型主要是用两个补偿多项式对原理公式进行斜率和偏移的补偿,其拟合精度主要决定于标定片的精确度,受标定点数以及测量范围影响不大。在拟合过程中,为了方便计算,非线性拟合函数被分解成了三部分线性化的函数,分别为原理公式拟合,斜率补偿拟合,偏移补偿拟合,然后用改进的最小二乘法分别对每一部份函数依次进行线性曲线拟合,最终的结果为拟合结果。 仿真试验结果表明,这种曲线拟合方法受标定点的个数和测量范围影响小,在0.015cm-0.256cm测量范围内,用了4个标定点,可以使精度达到要求(±0.5%)。因此用这种方法进行标定,可以在减少标定点的基础上,保证标定的精度,使标定的工作变得简单,有利于测厚仪的测量精度保证。


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