专利名称：人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及人造金刚石生产领域的金刚石合成设备安全检测装置，具体涉及 一种人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置。
背景技术：
众所周知，人造金刚石及金刚石超硬材料生产合成设备(六面体合成压机)是生 产金刚石的关键设备，它对金刚石的性能和产量起着决定性作用。目前，国内外的金刚石生 产主要是在六面体合成压机高温高压下合成生产。由于设备工作时处于极高温高压下工作 (温度达1500°C，压力达lOOMpa)，尤其是压机顶锤(材料主要是钨钢)直接处在工作面，很 容易出现断裂，给生产带来极大的安全隐患，一旦裂锤会危及人身安全和造成很大的经济 损失，因此顶锤损耗成为人造金刚石生产行业一项重要成本。为此，行业内急需检测保护顶 锤的设备，现阶段没有有效的保护装置，只能依赖有经验的操作工用耳听辨别，给工人造成 很大的工作压力，同时带来很大的误差，以往的一些报警装置设计成直接安装于顶锤表面， 但是顶锤工作时处于一个狭小的空间，处于高温高压干扰大的环境中，安装复杂繁琐，误报 率高，并没有达到实用的目的。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种安装简便、适合于高温高压及干扰强 的环境下使用、且能有效检测六面体压机顶锤断裂并及时报警的人造金刚石压机顶锤裂锤
报警装置。为解决上述问题，本实用新型所设计的一种人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置， 主要由声发射传感器、以及与之相连的数据采集和处理模块组成；声发射传感器安装在一 中空的信号传导管的内腔中，该信号传导管的前端开口与人造金刚石压机的顶锤中心相 对。上述方案所述信号传导管的中心线最好正对人造金刚石压机的顶锤中线的聚交
点ο上述方案所述信号传导管的前端开口最好向内侧倒角，形成前大后小的喇叭状开□。上述方案所述倒角角度最好介于0° 30°之间。上述方案所述声发射传感器前侧的信号传导管内腔中最好还填充有吸音材料。上述方案所述信号传导管最好为可伸缩结构。上述方案所述数据采集和处理模块主要由供电电路、前级放大器及滤波电路、末 端放大电路、整流电路、数据处理电路和报警输出电路组成；声发射传感器连接前级放大器 及滤波电路，前级放大器及滤波电路、末端放大电路和整流电路顺次串联后连接在数据处 理电路的输入端上，数据处理电路的输出端连接报警输出电路。上述方案所述数据处理电路上最好还接有湿度传感器和温度传感器。[0012]上述方案所述声发射传感器和数据采集和处理模块之间最好通过带屏蔽的电缆 线相连。与现有技术相比，本实用新型具有如下特点1、声发射传感器与顶锤采用非接触式进行裂锤信号的采集，从而减少了传感器使 用数量，使得信号来源纯正，减少干扰源，同时安装程序简化，增强使用耐久性能，使用范围 更广泛；2、数据采集和处理模块电路对采集的信号进行多重放大和滤波处理后再进行信 号的真伪判别，因而充分考虑了各种环境因素的变化对判断准确度所带来的影响，报警信 号更可靠，装置能够适用于干扰性强的环境中；3、通过增设现场温度传感器和湿度传感器来对声发射传感器所采集的信号进行 补偿处理，以进一步提高装置的抗干扰性。
图1为本实用新型一种人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置的结构示意图；图2为数据采集和处理模块的电路原理图。图中标示1 信号传导管；2、吸音材料；Y1、声发射传感器；4、数据采集和处理模 块；LSI、声音报警器；LED、光电报警器；VRT、湿度传感器；RT、温度传感器；7、合金块；8、顶鍾。
具体实施方式
本实用新型一种人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置如图1所示，其主要由声发射 传感器Y1、以及与之相连的数据采集和处理模块4组成。声发射传感器Yl和数据采集和处 理模块4之间可通过导线连接，但为了避免在传输过程中所引入干扰信号，所述声发射传 感器Yl和数据采集和处理模块4之间通过带屏蔽的电缆线相连。本实用新型的声发射传 感器Yl安装在一中空的信号传导管1的内腔中，该信号传导管1的前端开口与人造金刚石 压机的顶锤8中心相对。声发射传感器Yl与顶锤8采用非接触式，由空气进行信号传导， 声发射传感器Yl置于信号传导管1腔内，像话筒对准顶锤8中心，收集顶锤8断裂时发出 得信号。在进行具体安装时，信号传导管1的前端开口大致与人造金刚石压机的多个顶锤8 所围成的空间即合金块7的安放位置相对即可，但为了能够更为精确地获得各个顶锤8的 断裂声音，所述信号传导管1的中心线应正对人造金刚石压机的各个顶锤8中线的聚交点。为了更好地收集顶锤8断裂时发出的信号，所述信号传导管1的前端开口内侧倒 角，形成前大后小的喇叭状开口。开口的倒角角度应视顶锤8外形尺寸而定，但以刚好顶锤 8中心范围75%空间为好，即倒角角度介于0° 30°之间，这样有利去除其它杂音干扰。 此外，声发射传感器Yl安装在信号传导管1内腔的后侧，其声发射传感器Yl前方即信号传 导管1内腔的前侧还填充有吸音材料2来滤除信号干扰。为了便于调节与顶锤8中心距离， 本实用新型的信号传导管1为可伸缩结构。本实用新型的数据采集和处理模块4主要由供电电路、前级放大器及滤波电路、 末端放大电路、整流电路、数据处理电路和报警输出电路组成。声发射传感器Yi连接前级 放大器及滤波电路，前级放大器及滤波电路、末端放大电路和整流电路顺次串联后连接在数据处理电路的输入端上，数据处理电路的输出端连接报警输出电路。参见图2。前级放大器及滤波电路此电路放大由声发射传感器Yl拾取到的裂锤微弱信号， Ql的放大倍数为100左右，由于信号小且干扰较强毫伏级信号mv，因此传感器选用工作面 较大直径20mm且灵敏度高的传感器大于-MdB，同时为减少外界干扰，传感器的信号接收 角度应控制在合理范围，一般在30度，信号经R18、C7滤波到Ql放大，由发射极经C13传到 末端放大电路。末端放大电路末端放大电路由运算放大器UAl组成，放大倍数U = R7/R11，U控 制在几十倍，同时增加C23增加滤波作用，此电路的UAl运放应选用低漂移的精密运放，一 般选用AD公司的型号，且应考虑使用环境，要求使用工业级的产品，信号级末级放大器放 大后经C19到整流电路。整流电路此电路对信号整流滤波，由于信号小且频率高，整流二极管D2的选用 型号高频且压降低整流二极管，C8、R8起低频滤波作用。数据处理电路此电路主要由TI公司的DSP芯片TMS320LFM07组成，芯片采集整 流后的信号，经芯片内程序完成AD采样、数字滤波处理，数据补偿处理，数据的比样处理等 功能，最终判断信号的真伪，做出声光报警。数据处理电路上还接入有现场温度传感器RT 和湿度传感器VRT来对现场环境变化对声发射传感器Yl的影响做出补偿处理，使得电路适 应各种环境。报警输出电路此电路由声音报警器LS1，光电报警器LED，输出电路Q2、K继电器 组成，继电器K可以和各种控制器连通各种PLC控制器。供电电源电路由于整个装置的信号传输微弱且易受电源干扰，同时考虑工业使 用环境，对电源要求极高，要求电源纹波小，抗干扰强，高稳定，因此选用工业级的精密电源 SHS20-12-250。
权利要求1.人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置，主要由声发射传感器(YI)、以及与之相连的数 据采集和处理模块(4)组成，其特征在于声发射传感器(Yl)安装在一中空的信号传导管 (1)的内腔中，该信号传导管(1)的前端开口与人造金刚石压机的顶锤(8)中心相对。
2.根据权利要求1所述的人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置，其特征在于信号传导 管(1)的中心线正对人造金刚石压机的顶锤(8)中线的聚交点。
3.根据权利要求1所述的人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置，其特征在于信号传导 管(1)的前端开口内侧倒角，形成前大后小的喇叭状开口。
4.根据权利要求3所述的人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置，其特征在于倒角角度 介于0° 30°之间。
5.根据权利要求1所述的人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置，其特征在于声发射传 感器(YI)前侧的信号传导管(1)内腔中还填充有吸音材料O)。
6.根据权利要求1所述的人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置，其特征在于信号传导 管(1)为可伸缩结构。
7.根据权利要求1所述的人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置，其特征在于数据采集 和处理模块(4)主要由供电电路、前级放大器及滤波电路、末端放大电路、整流电路、数据 处理电路和报警输出电路组成；声发射传感器(Yl)连接前级放大器及滤波电路，前级放大 器及滤波电路、末端放大电路和整流电路顺次串联后连接在数据处理电路的输入端上，数 据处理电路的输出端连接报警输出电路。
8.根据权利要求7所述的人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置，其特征在于数据处理 电路上还接有湿度传感器(VRT)和温度传感器(RT)。
9.根据权利要求1所述的人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置，其特征在于声发射传 感器(Yl)和数据采集和处理模块(4)之间通过带屏蔽的电缆线相连。
专利摘要本实用新型公开一种人造金刚石压机顶锤裂锤报警装置，主要由声发射传感器、以及与之相连的数据采集和处理模块组成；声发射传感器安装在一中空的信号传导管的内腔中，该信号传导管的前端开口与人造金刚石压机的顶锤中心相对。本实用新型具有安装简便、适合于高温高压及干扰强的环境下使用、且能有效检测六面体压机顶锤断裂并及时报警的特点。
文档编号B01J3/06GK201921672SQ20102068335
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者刘 东 申请人:桂林市恒鑫科技有限公司