[实用新型]液体声发射传感器

说明书

本实用新型涉及一种用于刀具切削状态监测技术的传感器。

刀具磨破损的自动监测作为高速自动化加工系统的一个组成部分，实时性和可靠性非常重要。频繁地停止加工过程、检测刀具状态将极大地降低加工速度，这限制了直接法的应用。传感信号是否真实地反映刀具的切削状态信息是决定监测系统成功率或可靠性的重要保证，因此，选择适当的传感方式相当关键。传感方式包括声发射法、电机电流法、振动加速度法等，这些方法在应用中存在一些不足。如目前市售的如声发射传感器采用表面接触式的，且传感器与前置放大器分离使用，给声发射信号的拾取和传感器的使用带来诸多问题：由于是表面接触的，声发射信号传播途径复杂，传播过程中信号能量损失大，失真严重；安装不便；不能直接测量旋转式运动物体；由于传感器与前置放大器分离使用，易出现高频干扰，而且生产成本高。

本实用新型的目的正是为了避免上述已有技术的不足而提供的一种液体声发射传感器。这种传感器主要依靠液体作为声发射波传播媒介，解决了切削过程刀具切削状态监控检测中现有传感器存在的安装使用困难，信噪比不理想、灵敏度低、信号失真等问题。

本实用新型的目的是由以下具体措施来实现的：包括传感器壳体、壳体上分别有流体入口和喷口，传感器壳体内装有压电敏感元件和前置放大器，传感器中的压电敏感元件和前置放大器构成一体，并利用流体作为波导。

下面结合附图对本实用新型做详细说明：图1为传感器结构图

液体声发射传感器具有金属外壳1，流体入口2，流体喷口3。传感器内部分为压电敏感腔和前置放大器两大部分。在压电敏感腔内设计有特制的声能集中器和压电敏感元件4。前置放大器5设计为高信噪比、高增益的微型放大器。压电敏感元件4可以是压电陶瓷或压电晶体。本方案中压电敏感元件和前置放大器构成一体，利用流体6作为波导，传感器内有流体孔7。

本传感器的设计原理是根据能够集中并瞬间释放弹性波的金属或非金属，在受外力作用或自我地瞬间释放弹性波时，利用流体作为弹性波的传播波导，使弹性波能够通过流体波导传播到对此弹性波敏感的压电敏感元件，将弹性机械能转化为电能，供后续电路处理使用。该传感器是利用流体中的压电敏感元件以流体为媒介感应声波信号来拾取声发射信号。压电敏感元件的两端附有金属薄膜，作为压电敏感元件的两极，在两极上引出导线作为信号输出和前置放大器的输入端。两极中的任何一级可做为前置放大器的地端或信号端。传感器外壳采用金属制成，一方面增加传感器自身的强度，另一方面对压电敏感元件输出微弱的高频信号起到对外界高频干扰的屏蔽作用。为起到保护前置放大器目的，在前置放大器腔与压电敏感腔之间设计一个隔离壁，通过引线孔将压电敏感元件的极间电压送给前置放大器，然后将引线孔密封，以免流体流入压电敏感腔内。流体入口端部有联接用螺纹，可与流体系统管路联接。

本实用新型是一种新型的非表面接触型声发射传感器，它利用液体作为声发射信号的传播媒介，依靠其内部特制的压电敏感元件拾取液体传播的声发射波，将波的机械能转变为电能，再由集成于传感器内的高信噪比、高增益的前置放大器将压电敏感元件输出的微弱信号放大驱动为0伏至12伏的电压信号，供后续二次仪表使用。该传感器也可以应用于任何其他依靠液体作为声发射信号传播媒介的非表面接触测量，还可以用于依靠液体作为信号传播媒介非表面接触的机械振动测量。本传感器可借助于机床或机械设备中的冷却润滑系统回路，安装在回路出口端，故不会对正常工作造成任何影响。