作者：安徽省马鞍山华东冶金学院工业自动化系(243000) 王 伟 马鞍山市信息中心 邵德奇 来源：《电子技术应用》

相关技术在热轧速度在线测量中的应用 摘 要： 介绍了利用相关技术对热轧速度进行在线测量的方法和原理及研制出的非接触在线相关测速仪。该测速仪已在马钢热轧材运动速度测量中得到应用。

关键词： 相关 测速仪 渡越时间

１ 相关测速的意义

相关技术是以信息论和随机过程理论为基础的，近20多年来，它在许多领域得到了广泛应用，尤其是在检测技术领域内，如速度、流量测量等方面获得了迅速的发展。本文以热轧材速度为对象，研究相关技术在热轧材非接触式在线测量中的应用。热轧材的速度在线检测是连轧生产中一个重要问题，也是实现连轧无张力控制的关键。由于接触式速度测量存在前滑现象，测量误差较大，其应用因此受到限制，而非接触式测速法不存在前滑问题，精度较高，且可间接测量张力，从而进行张力控制。所以，研究轧材速度的相关法非接触在线检测是非常必要的。

２ 相关测速原理

图１给出了运用相关技术测量轧材速度的原理图。如图所示，在沿轧材运动方向的一直线上，安装两个特性相同、相距为ｌ的光纤式红外探头。理想情况下，所获得的x(t)和y(t)的波形是完全相似的，如图2(a)所示。由此，我们得：

上式中，α为一常数，τ０为轧材从前一个探头以速度ｖ运动到后一个探头的渡越时间。

设x(t)和y(t)为各态历经的平稳过程，则x(t)和y(t)的有限时间的自相关函数为：

根据自相关函数性质可知，该互相关曲线在ｔ＝τ０处存在峰值，图2(b)给出了典型的互相关曲线。设在渡越时间τ０内，轧材作匀速运动，则轧材运动速度为：

因此，相关测速的核心问题有两个：一是如何从技术上实现获取的信号为相关性较好的随机信号；二是渡越时间τ０的在线计算。

３ 相关信号的获取

为了获取质量较高的相关信号，我们采用图3所示的信号传感器装置。

该装置由两路光学特性完全相同的光学系统组成，同一信号经过两组光学系统后的输出信号理论上应是完全相同的，光学系统的敏感波段为红外区。两组光学系统的光轴相距25mm，将两组光学系统精密加工并固定在一起，形成相关测速仪的红外光学传感器。测量时，将该传感器对准运动的热轧钢材，则两路光学系统对钢材同一物理位置采集到的信号仅相差一个时间延迟，是相关很好的两路信号。该延迟即为渡越时间τ０，由（2）式即可求得热轧钢材的运动速度：

可见，精确测量出渡越时间τ０的值是实现准确测量热轧钢材运动速度的关键。

４ 渡越时间τ０的在线测量和计算

由相关函数的性质可知，两个完全相同的信号相关度最大，从红外传感器来的两路信号仅相差一个时间延迟。向某一方向将数据移位并做相关运算后，记录移位的个数，当移位到两组