随着我国经济发展进入新常态，钢铁行业在飞速发展后迎来了转型期。冷轧带钢，尤其是高强汽车板、镀层板等高端产品，已成为行业竞争的重点领域。作为高水平带钢的关键指标，冷轧带钢板形及其检测与控制技术，受到了行业的极大重视。板形仪作为板形在线检测的“眼睛”，是实现板形在线检测与闭环控制的前提。因此，是否配置板形仪并具备板形闭环控制能力，已成为企业竞争力的重要标志之一。　　然而，长期以来国内大型国企的板形仪以进口为主，引进和维护费用极为昂贵。而中小型企业因投资巨大而无法安装板形检测系统，产品质量难以提高，无缘于中高端市场。由于板形检测精度要求高、服役现场电磁干扰大、工作环境复杂，且为满足现代冷轧机组高速、连续的运行要求，对板形仪工作稳定性、可靠性和可持续性工作能力提出了更高的要求。因此，板形仪的研制具有极大的技术难度和挑战性，目前国际上仅有少数国家和机构具备该项技术研发能力，形成了以压磁和压电传感器为检测元件的两种主要工业化板形仪。为填补我国在压电式板形仪研制领域的空白，实现压电板形仪的自主研制，扭转我国钢铁行业高端检测仪器长期依靠进口的不利局面，亟待解决设计和工业应用中存在的关键技术问题。　　板形仪研制涉及传感器参数选型、辊体及传力结构设计、精密装配工艺、微电信号高速采集及传输处理、标准曲线及标定补偿等诸多技术内容。本文主要针对压电传感器力学检测原理，以及检测动载荷、无静态输出且高速条件下灵敏度高等特点，通过理论分析、数值模拟与实验研究，重点解决传感器参数选型、弹性传力结构设计、装配工艺制定、板形仪准工业化性能测试和现场应用分析等关键技术问题，推动高速压电板形仪的国产化和工业化进程。　　首先，建立了辊体、压电传感器、弹性传力结构的多接触体的冲击动力学和力电耦合模型，分别采用脉冲和带钢加载方式，通过变参数数值模拟，研究了脉冲宽度、脉冲幅值、作用面积、载荷位置和带钢包角、带钢张力、带钢传输速度、带钢有效宽度等参数对载荷传递特性的影响规律。为压电板形仪弹性传力结构的设计和压电传感器的选择奠定了理论基础和参数设计规范。　　其次，由于板形仪结构特殊性，往往不具备重复拆装条件，给装配工艺及结构参数的实验调节修正带来困难，大大提高了试制成本和研发周期。为实现装配工艺实验研究，自主设计了压电板形仪单环测试系统，分析了压电传感器预紧力、辊环装配过盈量等装配参数对压电传感器载荷传递特性的影响规律，确定了最佳的装配工艺参数，并验证了第二章有限元模拟的正确性。　　然后，利用国际通用的杠杆等效压力标定法，实现了压电板形仪各通道的动态标定、信号耦合分析、影响因素补偿研究。为弥补传统杠杆等效压力标定法在加载方式单一性方面的不足，基于带钢缠绕结构和轴向移动式张力调节机构，自主设计了一套准工业化板形检测试验平台。结合滚轮加载有限元模拟，建立了带钢前张力分布的解析化模型，实现了板形检测端的任意前张力构建，满足对压电板形仪性能离线测试评估要求，确保在线检测精度及可靠性。　　最后，结合国内某厂900 UCM轧机板形检测需求，基于上述研究成果，自主完成了内封闭高速压电板形仪的设计制造、标定分析、现场安装调试等工作。通过板形仪工业现场的无故障运行状态及板形检测精度分析，确定了压电板形仪能够反映带钢真实板形，达到了现场板形检测要求。同时也验证了压电板形仪结构设计合理，为冷连轧带钢高速板形闭环检测控制提供了条件。