專利名稱:液體聲發(fā)射傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種用于刀具切削狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的傳感器。
刀具磨破損的自動(dòng)監(jiān)測(cè)作為高速自動(dòng)化加工系統(tǒng)的一個(gè)組成部分,實(shí)時(shí)性和可靠性非常重要。頻繁地停止加工過程、檢測(cè)刀具狀態(tài)將極大地降低加工速度,這限制了直接法的應(yīng)用。傳感信號(hào)是否真實(shí)地反映刀具的切削狀態(tài)信息是決定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成功率或可靠性的重要保證,因此,選擇適當(dāng)?shù)膫鞲蟹绞较喈?dāng)關(guān)鍵。傳感方式包括聲發(fā)射法、電機(jī)電流法、振動(dòng)加速度法等,這些方法在應(yīng)用中存在一些不足。如目前市售的如聲發(fā)射傳感器采用表面接觸式的,且傳感器與前置放大器分離使用,給聲發(fā)射信號(hào)的拾取和傳感器的使用帶來諸多問題由于是表面接觸的,聲發(fā)射信號(hào)傳播途徑復(fù)雜,傳播過程中信號(hào)能量損失大,失真嚴(yán)重;安裝不便;不能直接測(cè)量旋轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)物體;由于傳感器與前置放大器分離使用,易出現(xiàn)高頻干擾,而且生產(chǎn)成本高。
本實(shí)用新型的目的正是為了避免上述已有技術(shù)的不足而提供的一種液體聲發(fā)射傳感器。這種傳感器主要依靠液體作為聲發(fā)射波傳播媒介,解決了切削過程刀具切削狀態(tài)監(jiān)控檢測(cè)中現(xiàn)有傳感器存在的安裝使用困難,信噪比不理想、靈敏度低、信號(hào)失真等問題。
本實(shí)用新型的目的是由以下具體措施來實(shí)現(xiàn)的包括傳感器殼體、殼體上分別有流體入口和噴口,傳感器殼體內(nèi)裝有壓電敏感元件和前置放大器,傳感器中的壓電敏感元件和前置放大器構(gòu)成一體,并利用流體作為波導(dǎo)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說明
圖1為傳感器結(jié)構(gòu)圖液體聲發(fā)射傳感器具有金屬外殼1,流體入口2,流體噴口3。傳感器內(nèi)部分為壓電敏感腔和前置放大器兩大部分。在壓電敏感腔內(nèi)設(shè)計(jì)有特制的聲能集中器和壓電敏感元件4。前置放大器5設(shè)計(jì)為高信噪比、高增益的微型放大器。壓電敏感元件4可以是壓電陶瓷或壓電晶體。本方案中壓電敏感元件和前置放大器構(gòu)成一體,利用流體6作為波導(dǎo),傳感器內(nèi)有流體孔7。
本傳感器的設(shè)計(jì)原理是根據(jù)能夠集中并瞬間釋放彈性波的金屬或非金屬,在受外力作用或自我地瞬間釋放彈性波時(shí),利用流體作為彈性波的傳播波導(dǎo),使彈性波能夠通過流體波導(dǎo)傳播到對(duì)此彈性波敏感的壓電敏感元件,將彈性機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,供后續(xù)電路處理使用。該傳感器是利用流體中的壓電敏感元件以流體為媒介感應(yīng)聲波信號(hào)來拾取聲發(fā)射信號(hào)。壓電敏感元件的兩端附有金屬薄膜,作為壓電敏感元件的兩極,在兩極上引出導(dǎo)線作為信號(hào)輸出和前置放大器的輸入端。兩極中的任何一級(jí)可做為前置放大器的地端或信號(hào)端。傳感器外殼采用金屬制成,一方面增加傳感器自身的強(qiáng)度,另一方面對(duì)壓電敏感元件輸出微弱的高頻信號(hào)起到對(duì)外界高頻干擾的屏蔽作用。為起到保護(hù)前置放大器目的,在前置放大器腔與壓電敏感腔之間設(shè)計(jì)一個(gè)隔離壁,通過引線孔將壓電敏感元件的極間電壓送給前置放大器,然后將引線孔密封,以免流體流入壓電敏感腔內(nèi)。流體入口端部有聯(lián)接用螺紋,可與流體系統(tǒng)管路聯(lián)接。
本實(shí)用新型是一種新型的非表面接觸型聲發(fā)射傳感器,它利用液體作為聲發(fā)射信號(hào)的傳播媒介,依靠其內(nèi)部特制的壓電敏感元件拾取液體傳播的聲發(fā)射波,將波的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽儆杉捎趥鞲衅鲀?nèi)的高信噪比、高增益的前置放大器將壓電敏感元件輸出的微弱信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)為0伏至12伏的電壓信號(hào),供后續(xù)二次儀表使用。該傳感器也可以應(yīng)用于任何其他依靠液體作為聲發(fā)射信號(hào)傳播媒介的非表面接觸測(cè)量,還可以用于依靠液體作為信號(hào)傳播媒介非表面接觸的機(jī)械振動(dòng)測(cè)量。本傳感器可借助于機(jī)床或機(jī)械設(shè)備中的冷卻潤滑系統(tǒng)回路,安裝在回路出口端,故不會(huì)對(duì)正常工作造成任何影響。
權(quán)利要求1.一種液體聲發(fā)射傳感器,包括傳感器外殼、傳感器殼體的一端有流體入口,另一端有流體噴口,傳感器外殼內(nèi)裝有壓電敏感元件、前置放大器,其特征在于波導(dǎo)是流體,壓電敏感元件和前置放大器構(gòu)成一體。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器,其特征在于壓電敏感元件可以是壓電陶瓷,可以是壓電晶體。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于刀具切削狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的液體聲發(fā)射傳感器。它包括外殼,外殼上有流體的出、入口。傳感器內(nèi)有壓電敏感元件、前置放大器。壓電敏感元件與前置放大器構(gòu)成一體,體積小,安裝使用方便。本傳感器利用流體為波導(dǎo)。采用本實(shí)用新型,信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn),抗干擾能力強(qiáng),不影響被測(cè)物體的正常運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)切削過程中的刀具切削狀態(tài)的實(shí)用化。
文檔編號(hào)G01H3/12GK2247801SQ9620075
公開日1997年2月19日 申請(qǐng)日期1996年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月23日
發(fā)明者王信義, 徐春廣, 邢濟(jì)收 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)