專利名稱：液體聲發射傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于刀具切削狀態監測技術的傳感器。
刀具磨破損的自動監測作為高速自動化加工系統的一個組成部分，實時性和可靠性非常重要。頻繁地停止加工過程、檢測刀具狀態將極大地降低加工速度，這限制了直接法的應用。傳感信號是否真實地反映刀具的切削狀態信息是決定監測系統成功率或可靠性的重要保證，因此，選擇適當的傳感方式相當關鍵。傳感方式包括聲發射法、電機電流法、振動加速度法等，這些方法在應用中存在一些不足。如目前市售的如聲發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，給聲發射信號的拾取和傳感器的使用帶來諸多問題由于是表面接觸的，聲發射信號傳播途徑復雜，傳播過程中信號能量損失大，失真嚴重；安裝不便；不能直接測量旋轉式運動物體；由于傳感器與前置放大器分離使用，易出現高頻干擾，而且生產成本高。
本實用新型的目的正是為了避免上述已有技術的不足而提供的一種液體聲發射傳感器。這種傳感器主要依靠液體作為聲發射波傳播媒介，解決了切削過程刀具切削狀態監控檢測中現有傳感器存在的安裝使用困難，信噪比不理想、靈敏度低、信號失真等問題。
本實用新型的目的是由以下具體措施來實現的包括傳感器殼體、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成一體，并利用流體作為波導。
以下結合附圖對本實用新型做詳細說明
圖1為傳感器結構圖液體聲發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。在壓電敏感腔內設計有特制的聲能集中器和壓電敏感元件4。前置放大器5設計為高信噪比、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成一體，利用流體6作為波導，傳感器內有流體孔7。
本傳感器的設計原理是根據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，利用流體作為彈性波的傳播波導，使彈性波能夠通過流體波導傳播到對此彈性波敏感的壓電敏感元件，將彈性機械能轉化為電能，供后續電路處理使用。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聲波信號來拾取聲發射信號。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，在兩極上引出導線作為信號輸出和前置放大器的輸入端。兩極中的任何一級可做為前置放大器的地端或信號端。傳感器外殼采用金屬制成，一方面增加傳感器自身的強度，另一方面對壓電敏感元件輸出微弱的高頻信號起到對外界高頻干擾的屏蔽作用。為起到保護前置放大器目的，在前置放大器腔與壓電敏感腔之間設計一個隔離壁，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。流體入口端部有聯接用螺紋，可與流體系統管路聯接。
本實用新型是一種新型的非表面接觸型聲發射傳感器，它利用液體作為聲發射信號的傳播媒介，依靠其內部特制的壓電敏感元件拾取液體傳播的聲發射波，將波的機械能轉變為電能，再由集成于傳感器內的高信噪比、高增益的前置放大器將壓電敏感元件輸出的微弱信號放大驅動為0伏至12伏的電壓信號，供后續二次儀表使用。該傳感器也可以應用于任何其他依靠液體作為聲發射信號傳播媒介的非表面接觸測量，還可以用于依靠液體作為信號傳播媒介非表面接觸的機械振動測量。本傳感器可借助于機床或機械設備中的冷卻潤滑系統回路，安裝在回路出口端，故不會對正常工作造成任何影響。
權利要求1.一種液體聲發射傳感器，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，傳感器外殼內裝有壓電敏感元件、前置放大器，其特征在于波導是流體，壓電敏感元件和前置放大器構成一體。
2.如權利要求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。
專利摘要本實用新型涉及一種用于刀具切削狀態監測技術的液體聲發射傳感器。它包括外殼，外殼上有流體的出、入口。傳感器內有壓電敏感元件、前置放大器。壓電敏感元件與前置放大器構成一體，體積小，安裝使用方便。本傳感器利用流體為波導。采用本實用新型，信號傳輸距離遠，抗干擾能力強，不影響被測物體的正常運行，實現了實時在線監測切削過程中的刀具切削狀態的實用化。
文檔編號G01H3/12GK2247801SQ9620075
公開日1997年2月19日 申請日期1996年1月23日 優先權日1996年1月23日
發明者王信義, 徐春廣, 邢濟收 申請人:北京理工大學