[发明专利]一种基于压电陶瓷传感器的超精密切削准静态力检测方法有效

专利信息
申请号: 202111556525.X 申请日: 2021-12-18
公开(公告)号: CN114235229B 公开(公告)日: 2022-11-08
发明(设计)人: 陈远流;陈甫文;林焕彬;李忠伟;居冰峰 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: G01L1/16 分类号: G01L1/16
代理公司: 杭州易中元兆专利代理有限公司 33341 代理人: 张安心
地址: 310058 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 压电 陶瓷 传感器 精密 切削 静态 检测 方法
【权利要求书】:

1.一种基于压电陶瓷传感器的超精密切削准静态力检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一,实时检测压电陶瓷力传感器上的电压信号,并记录该时刻电荷放大器输出值Ui;切削开始时,首次检测到的电荷放大器输出值Ui为该时刻的电荷放大器实际的输出电压U1,计算压电陶瓷力传感器首次的实际作用力

c为电荷放大器输出电压与压电陶瓷受力值的线性系数;

步骤二,利用当前时刻的电荷放大器输出值Ui和上一时刻的电荷放大器输出值Ui-1,来计算由于动态力产生的动态变化电压ΔUi

ΔUi=Ui-Ui-1e-T/τ

T为i时刻与i-1时刻的时间间隔;

τ为电荷泄漏衰减的时间常数;

Ui-1e-T/τ为上一时刻电压输出Ui-1经电荷泄漏效应的衰减结果;

步骤三,计算当前时刻的动态变化力fi

步骤四,基于每一时刻动态力fi的求解,通过对前i时刻动态变化力的累加,即可得到第i时刻作用在压电陶瓷力传感器上的实际作用力Fi,即

所述步骤一中,对压电陶瓷力传感器上的电压信号进行过滤,具体如下:

记录相邻两时刻输出电压变化值|ui-ui-1|,电路噪声阈值uth1和周期时间T内电压衰减阈值uth2=ui-1(1-e-T/τ);

在相邻两时刻输出电压变化值|ui-ui-1|大于电路噪声阈值uth1的时候,将该时刻的输出电压ui作为计算值Ui代入到步骤三中;

在相邻两时刻输出电压变化值|ui-ui-1|小于或等于电路噪声阈值uth1,而且电压变化值大于衰减阈值uth2的时候,将该时刻的输出电压ui作为计算值Ui代入到步骤三中;

在相邻两时刻输出电压变化值|ui-ui-1|小于或等于电路噪声阈值uth1,而且电压变化值小于或等于衰减阈值uth2的时候,将前一时刻电压ui-1衰减后的结果ui-1e-T/τ作为当前时刻计算值Ui代入到步骤三中。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷传感器的超精密切削准静态力检测方法,其特征在于,所述步骤一中,对偏置电流进行补偿:预先标定输出电压偏离与时间相关的斜率值k1,对i时刻电压值Ui进行动态的补偿Ui

Ui=Ui-k1·i。

3.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷传感器的超精密切削准静态力检测方法,其特征在于,所述步骤一中,对温度进行补偿:预先标定输出电压变化与温度变化相关的斜率值k2,对i时刻电压值Ui进行动态的补偿Ui

Ui=Ui-k2·ΔTi

ΔTi是i时刻环境温度相对于初始时刻环境温度的变化值。

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