专利名称：一种声发射接触监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械加工过程中刀具与工件的接触检测装置，属机床上的测量装置领域。
机械加工中，准确检测刀具与工件接触，判断接触位置提供进刀起点以保证加工精度。同时，实时测定进刀起点，可实现加工自动化，缩短空程时间，提高加工精度和生产效率，降低生产成本。尤其在磨削加工中，随着高效、柔性自动化磨削加工技术的发展，获取砂轮一工件接触的实时信息已成为高效磨削和数控磨床磨削过程监视(控)的重要关键技术。
目前检测刀具对工件接触的检测方法有很多种，但其响应时间较长，(如电流功率法)，采用声发射检测法其响应时较短，但现有的声发射检测装置对环境噪声较敏感，容易误报，且抗干扰能力差，在现场机、电、液等强噪声影响下，信噪比低，常常难于识别接触过程，报警成功率低。
本实用新型的目的是提供一种报警准确可靠，精度高，灵敏，抗干扰能力强的声发射接触监控装置。
本实用新型声发射接触监控装置由声发射传感器和信号处理及报警系统二部分组成。声发射传感器可为常规的宽带声发射探头，信号处理和报警系统由前置放大器，带通滤波电路，主放大电路，声发射信号一次包络形成电路，硬件识别处理电路，声光报警电路所组成。当砂轮与工件接触时产生声发射，传感器拾取声发射信号，输入前置放大电路，进行前置放大及高通滤波，滤去低频信号，然后信号进入带通滤波电路，滤去其他频段的信号，保留0—1MHZ的信号，然后进入主放大电路将声发射信号进行放大，获得如图1的声发射波形，放大后的信号进入一次包络形成电路，对放大后的声发射信号进行包络检波，获得如图2所示的波形。一次包络信号进入硬件识别处理电路，与预置阈值进行比较，当一次包络信号值超过预置阈值时，则发出驱动信号启动声、光报警电路进行声、光报警。
说明附图如下图1为声发射信号波形图。
图2为声发射信号一次包络波形图。
图3为本实用新型电路原理图。
图4为5伏直流电平和开关报警电路。
图5为仪器工作控制电路。
结合
实施例如下本实用新型声发射接触监控装置由声发射传感器和信号处理及报警系统二部分组成，声发射声传感器可采用宽频带防水型声发射传感器。信号处理及报警系统由前置放大器(I)、带通滤波电路(II)、主放大电路(III)、声发射信号一次包络形成电路(IV)、硬件识别处理电路(V)、声光报警电路(VI)和电源(VII)组成；(见图3)前置放大电路(I)有电阻R1—R16，电容C1—C7，二极管D1—D2电感L，三极管T0—T4组成。其中电容C3—C4和电感L构马高通滤波，消除噪声信号，三极管T1—T4，二极管D1—D2，电阻R7—R16，电容C5—C7组成放大电路；带通滤波电路(II)由电阻R17—R24，电容C8—C13，集成运放A1—A5所组成，运放A1耦合前置放大器的输出信号，电容C8—C11，电阻R17—R18，集成运放A2—A4构成高通滤波器，电容C12—C13，电阻R19—R24集成运放A4—A5构成低通滤波电路，主放大电路(III)由电位器W1，电阻R25—R30运放器A6—A7所组成，电阻R25—R30及运放A6—A7构成放大电路，电位器W1用来调节放大倍数；一次包络形成电路(IV)由电阻R31—R44，电容C14—C18，三极管T5—T6，集成运放A8，二极管D3—D4电位器W2所组成，电容C14—C16，电阻R31—R35，三极管T5—T6组成阻抗变换，二极管D3—D4，电容C17—C18构成整流检波电路；电阻R36—R44，电位器W2和集成运放A8构成差动放大电路；硬件识别处理电路(V)由电位器W3，电阻R45—R61，集成运放A10—A14与非门IC3，集成保持电路A14组成，其中电位器W3，电阻R4—R50，集成运放A12—A13构成设定门槛电路；电阻R58—R61，电容C19与非门IC4集成运放A14，集成保持电路A15组成静态噪声剔除电路；集成运放A10—A11，触发器IC1—IC2，与非门IC3构成比较触发电路；声光报警电路(VI)由喇叭B1，发光管B2，电阻R52—R55，三极管T7—T8组成。
当与非门IC3输出与5伏直流电平和开关报警电路(图4)相连时，发出报警信号后，该电路即可启动机床动作。当仪器工作控制电路(图5)与开关K1相连时，即可由机床来控制本监控装置工作。
说明5伏直流电平和开关报警电路及仪器工作控制电路如下图4为5伏直流电平和开关报警电路，本电路由电阻R63—R68、光耦IC6、三极管T9—T10、二极管D1、继电器J、稳压管DZ等组成，其中电阻R63、二极管D5、继电器J、三极管T10组成继电器报警电路，去控制机床动作；电阻R64—R68、光耦IC6、三极管T9、稳压管DZ组成5伏直流电平报警电路。
图5为仪器工作控制电路，由开关K2、电阻R62、光耦IC5组成。仪器工作控制电路输出与KI和R51的公共端相连。
本实用新型信号处理和报警系统工作过程如下声发射传感器拾得的声发射信号经由插座TJ(图3)进入前置放大电路(I)，滤去噪声和放大(如图1波形)，放大后的声发射信号进入带通滤波电路(II)，滤去低频及高频信号，保留0—1MHZ的信号，然后进入主放大电路(III)进行放大，放大后的信号进入一次包络形成电路(IV)，进行整形和检波，得一次包络信号(如图2的波形)，一次包络信号进入硬件识处理电路(V)，在硬件识别处理电路中，一次包络信号与由设定门槛电路所设定的预置值进行比较，当一次包络信号幅值超过设定的门槛值时，即输出信号启动声、光报警电路(VI)报警。
本实用新型声发射接触监测装置由于采用了0—1MHZ的信号作为判断信号频段，并采取抗干扰措施剔除了环境噪声等影响，提高了信噪比，降低了误报率，报警正确迅速。
权利要求1.一种由声发射传感器，信号处理及报警系统组成的声发射接触监控装置，其特征是信号处理及报警系统由前置放大器，带通滤波电路、主放大电路、声发射信号一次包络形成电路、硬件识别处理电路、声、光报警电路和电源所组成，所说的前置放大电路有电阻R1—R16，电容C1—C7，电感L，二极管D1—D2，三极管T0—T4所组成，其中电容C3—C4和电感L构成高通滤波，三极管T1—T4，二极管D1—D2，电阻R7—R16，电容C5—C7构成放大电路；所说的带通滤波电路由电阻R17—R24，电容C8—C13，集成运放A1—A5所组成，其中运放A1，耦合前置放大器的输出信号，电容C8—C13、电阻R17—R18、集成运放A2—A3构成高通滤波电路，电容C12—C13、电阻R19—R24、集成运放A4—A5构成低通滤波电路；所说的主放大电路由电位器W1，电阻R25—R30集成运放A6—A7所组成，其中，电阻R25—R30、集成运放A6—A7构成放大电路，电位器W1用来调节放大倍数；所说的一次包络形成电路由电阻R31—R44、电容C14—C16、三极管T5—T6、集成运放A8、二极管D3—D4、电位器W2所组成，其中电容C14—C16、电阻R31—R35，三极管T5—T6构成阻抗变换，二极管D3—D4、电容C17—C18构成整形检波电路，电阻R36—R44、电位器W2和集成运放A8构成差动放大电路；所说的硬件识别处理电路由电位器W3、电阻R45—R61、集成运放A10—A14与非门IC3、触发器IC1—IC2集成保持电路A15所组成，其中电位器W3、电阻R45—R50、集成运放A12—A13构成设定门槛电路，电阻R58—R61、电容C19、与非门IC4、集成运放A14、集成保持电路A15构成静态噪声剔除电路，集成运放A10—A11、触发器IC1—IC2、与非门IC3构成比较触发电路；所说的声、光报警电路由喇B1、发光管B2、电阻R52—R55、三极管T7—T8所组成。
专利摘要一种声发射接触监控装置，属机床上的测量装置领域。本监控装置由声发射传感器及信号处理和报警系统二部分组成，信号处理及报警系统由前置放大电路、带通滤波电路、主放大电路、一次包络形成电路、硬件识别及处理电路、声、光报警电路所组成。本装置由于采用0-1MHz信号作为判断信号频段，所以剔除了环境噪声的干扰，提高了信噪比、降低了误报率、报警正确迅速。
文档编号B23Q17/00GK2225929SQ95215310
公开日1996年5月1日 申请日期1995年7月7日 优先权日1995年7月7日
发明者罗振璧, 郑力, 汪劲松, 杨世明, 齐卫东, 楼和姣 申请人:清华大学, 无锡机床股份有限公司磨床研究所