專利名稱：通過音量檢測(cè)識(shí)別砂輪破碎狀態(tài)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及回轉(zhuǎn)強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)砂輪非整體破碎情況下的破碎狀態(tài)識(shí)別的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
回轉(zhuǎn)強(qiáng)度是各種砂輪最重要的一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，它關(guān)系到砂輪使用的安全性，國內(nèi)外對(duì)砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度的檢測(cè)均制定了強(qiáng)制性的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度的檢驗(yàn)在專用回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2493-1995的規(guī)定，檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速應(yīng)為砂輪上所標(biāo)識(shí)的最高工作速度的1.5倍(工作線速度50m/s以上)或1.6倍(工作線速度50m/s及以下)，并在達(dá)到檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速后維持30秒。如果砂輪在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗(yàn)過程中發(fā)生破碎，則判定其回轉(zhuǎn)強(qiáng)度不合格，反之，如果砂輪在規(guī)定的檢驗(yàn)過程中沒有發(fā)生破碎，則判定其回轉(zhuǎn)強(qiáng)度合格。當(dāng)砂輪在規(guī)定的檢驗(yàn)過程中發(fā)生破碎，需要立即對(duì)砂輪的破碎狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別技術(shù)是回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的核心技術(shù)之一，其重要性主要體現(xiàn)在兩點(diǎn):①檢測(cè)出砂輪破碎時(shí)的具體狀態(tài)，如破碎時(shí)的轉(zhuǎn)速或在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速下的維持時(shí)間；②對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。通過對(duì)回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)主軸采取制動(dòng)措施、緊急剎車來減小砂輪破碎對(duì)主軸所產(chǎn)生的破壞作用，從而達(dá)到保護(hù)主軸系統(tǒng)的目的。目前國內(nèi)回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)采用的砂輪破碎狀態(tài)識(shí)別技術(shù)有兩種。第一種是加速度法，它是利用加速度傳感器來檢測(cè)砂輪破碎時(shí)回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體振動(dòng)狀態(tài)的瞬間變化，當(dāng)防護(hù)腔體的振動(dòng)狀態(tài)出現(xiàn)一定幅度的瞬態(tài)變化時(shí)，則判定砂輪出現(xiàn)了破碎。這種方法要求砂輪破碎時(shí)防護(hù)腔體由于受到?jīng)_擊而產(chǎn)生的振動(dòng)必須要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其本身在試驗(yàn)過程中的正常振動(dòng)以及設(shè)備自身共振所產(chǎn)生的振動(dòng)，也就是說在回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速一定的情況下，砂輪碎塊要有一定的質(zhì)量，以產(chǎn)生足夠的沖擊能量；另一種方法是光電法，它通過利用光電傳感器檢測(cè)砂輪形狀完整性來識(shí)別砂輪是否破碎。光電傳感器中的發(fā)光二極管發(fā)出光束照在砂輪的端面上，根據(jù)光束能否反射回來去判斷砂輪是否破碎。這種方法要求砂輪端面要有良好的反光性，而且砂輪的破碎必須是整體破碎。目前采用的這兩種方法都有自身的局限性，比如在進(jìn)行超硬材料砂輪、千葉拋光砂輪等產(chǎn)品的回轉(zhuǎn)檢驗(yàn)時(shí)，由于砂輪機(jī)體強(qiáng)度很高，一般情況下發(fā)生破碎的只是局部的工作層，而不是整體的破碎，破碎的碎塊很小，對(duì)回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體的沖擊力有限，采用以上的兩種方法識(shí)別砂輪的破碎狀態(tài)，就不合適，誤判率就非常高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是砂輪非整體破碎情況下的破碎狀態(tài)識(shí)別問題，現(xiàn)有的加速度識(shí)別法和光電識(shí)別法由于檢測(cè)原理的局限性，不適用于此類砂輪破碎狀態(tài)的識(shí)別，因此，提供一種通過音量檢測(cè)識(shí)別砂輪破碎狀態(tài)的系統(tǒng)，來提高識(shí)別的準(zhǔn)確性。為了解決上述問題提供以下技術(shù)方案:一種通過音量檢測(cè)識(shí)別砂輪破碎狀態(tài)的系統(tǒng)，包括傳感器和信號(hào)處理電路，所述的傳感器主要由微音器、罩殼、內(nèi)調(diào)節(jié)板、外調(diào)節(jié)板組成；所述的信號(hào)處理電路主要由鉗位電路、兩級(jí)反向跟隨放大器、濾波電路、整流電路、比較電壓設(shè)定電路、電流放大電路、耦合電路組成。傳感器的作用是將回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體產(chǎn)生的噪音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再通過信號(hào)處理電路對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行放大、整流、濾波，變換為直流信號(hào)，最后通過電流放大，變壓器耦合后加載到繼電器上。所述的傳感器包括罩殼，罩殼內(nèi)設(shè)有微音器，在微音器和罩殼之間的空隙中填裝有彈性材料，罩殼后端設(shè)有內(nèi)調(diào)節(jié)板、外調(diào)節(jié)板及密封圈，微音器的引出線與罩殼前端之間的間隙處加裝有密封。內(nèi)調(diào)節(jié)板、外調(diào)節(jié)板是一對(duì)開有四個(gè)小孔的尼龍板，內(nèi)調(diào)節(jié)板、外調(diào)節(jié)板及密封圈安裝在罩殼與回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體的連接面上；傳感器通過四個(gè)螺絲與回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體進(jìn)行固定。微音器為駐極體電容式微音器。傳感器輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過電阻和電容耦合后送入運(yùn)算放大器，二極管起鉗位作用，用以保護(hù)微音器；兩片LM741運(yùn)算放大器組成兩級(jí)反向跟隨放大器；經(jīng)過放大的信號(hào)通過運(yùn)算放大器的輸出端，并經(jīng)過二極管整流和電容濾波后變換成電阻上的直流電平；電位器用來調(diào)節(jié)激發(fā)繼電器的聲頻信號(hào)電平閾值。工作原理:在砂輪的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度檢驗(yàn)過程中，由于主軸軸承的間隙和砂輪負(fù)載的不平衡等因素，會(huì)產(chǎn)生一定的噪音，我們稱之為背景噪音。對(duì)于一臺(tái)正常的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，背景噪音的強(qiáng)度一般在80db 120db之間，背景噪音被傳感器中的微音器接受，產(chǎn)生電壓V10當(dāng)砂輪發(fā)生破碎時(shí)，砂輪的碎塊沖擊回轉(zhuǎn)機(jī)的防護(hù)腔體，產(chǎn)生沖擊聲音，沖擊聲音的強(qiáng)度與砂輪的重量、形狀、檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速、破碎方式有關(guān)，一般情況下沖擊聲音的強(qiáng)度在120db以上，砂輪破碎的沖擊聲音連同回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的背景噪音一起被傳感器中的微音器接受，產(chǎn)生電壓\。電壓V2 —定是大于電壓V1的,如果我們?cè)陔妷篤1和V2之間設(shè)定一個(gè)閾值Vtl,在控制電路或者控制程序中將Vtl作為比較電壓，當(dāng)微音器的輸出電壓V > Vtl時(shí)，判斷砂輪發(fā)生了破碎，當(dāng)微音器的輸出電壓V < Vtl時(shí)，則認(rèn)為砂輪沒有發(fā)生破碎。一般情況下，微音器的靈敏度可以達(dá)到:_35±3dB (dB=lV/Pa，在IKHz聲頻下測(cè)量)，本實(shí)用新型使用微音器采集回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體的背景噪聲和砂輪破碎沖擊噪聲，在信號(hào)的采集過程中對(duì)砂輪的反光性沒有要求，因此能夠?qū)^小砂輪碎塊的沖擊做出反應(yīng)，對(duì)于識(shí)別非整體破碎情況下的砂輪破碎狀態(tài)準(zhǔn)確性比較高，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)手段。

圖1為本實(shí)用新型傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型傳感器音量衰減方式示意圖。圖3為本實(shí)用新型信號(hào)處理電路的原理框圖。圖4為本實(shí)用新型信號(hào)處理電路的電氣原理圖。
具體實(shí)施方式
—種通過音量檢測(cè)識(shí)別砂輪破碎狀態(tài)的系統(tǒng),包括傳感器和信號(hào)處理電路，傳感器的作用是將回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體產(chǎn)生的噪音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再通過信號(hào)處理電路對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行放大、整流、濾波，變換為直流信號(hào)，最后通過電流放大，變壓器耦合后加載到繼電器上。如圖1所示，傳感器主要由微音器D1-6、罩殼D1-4、內(nèi)調(diào)節(jié)板D1-3、外調(diào)節(jié)板D1-2組成。傳感器包括罩殼D1-4,罩殼D1-4內(nèi)設(shè)有微音器D1-6,在微音器和罩殼之間的空隙中填裝有周向彈性材料D1-5、在微音器頂部和罩殼頂部之間的空隙中填裝有頂部彈性材料D1-7，周向彈性材料和頂部彈性材料可以減緩?fù)獠空駝?dòng)對(duì)傳感器的影響。內(nèi)調(diào)節(jié)板D1-3、夕卜調(diào)節(jié)板D1-2是一對(duì)開有四個(gè)小孔的尼龍板，內(nèi)調(diào)節(jié)板、外調(diào)節(jié)板及密封圈Dl-1安裝在罩殼與回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體的連接面上，通過調(diào)節(jié)其相對(duì)位置可以起到衰減音量信號(hào)的作用。傳感器通過四個(gè)螺絲與回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體進(jìn)行固定。微音器的引出線與罩殼前端之間的間隙處加裝有密封D1-8，用以隔離外部的聲音干擾。微音器采用PC-K200型駐極體電容式微音器，主要技術(shù)參數(shù)如下:①指向特征:心型指向性。②靈敏度:_35±3dB (dB=lV/Pa，在IKHz聲頻下測(cè)量)。③頻率范圍:30-20000Hz。
·[0024]④產(chǎn)品聲壓:最大輸入聲壓級(jí):140dB (在IKHz聲頻下測(cè)量)。⑤產(chǎn)品阻抗:≥1000。⑥輸出阻抗:200 ±30%歐姆(在IKHz聲頻下測(cè)量)。回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的背景噪聲和砂輪破碎沖擊聲音的強(qiáng)度會(huì)超過微音器的最大輸入聲壓，必須對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行衰減，將其聲壓強(qiáng)度衰減到微音器允許的工作范圍。如圖2所示，調(diào)節(jié)內(nèi)調(diào)節(jié)板3和外調(diào)節(jié)板2的相對(duì)位置，使其上面的四個(gè)小孔錯(cuò)位，可以起到衰減聲音信號(hào)的作用，小孔之間的間隙越小，衰減量越大。如圖3所示，信號(hào)處理電路主要由鉗位電路，兩級(jí)反向跟隨放大器，濾波、整流電路，比較電壓設(shè)定電路，電流放大電路，耦合電路組成。如圖4所示，傳感器Dl輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過電阻Rl和電容Cl耦合后送入運(yùn)算放大器ICl，二極管D2和二極管D3起鉗位作用，用以保護(hù)駐極體電容式微音器(ECM)。兩片LM741運(yùn)算放大器IC1、運(yùn)算放大器IC2組成兩級(jí)反向聲頻跟隨放大器，其最大增益約為400，調(diào)節(jié)電位器W3可以改變?cè)鲆?。?jīng)過放大的信號(hào)通過運(yùn)算放大器IC2的輸出端6，并經(jīng)過二極管D5整流和電容C8濾波后變換成電阻R5上的直流電平。電位器W4用來調(diào)節(jié)激發(fā)繼電器Jl的聲頻信號(hào)電平閾值。假定在測(cè)試點(diǎn)A使繼電器Jl激發(fā)產(chǎn)生通斷狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的電平閾值是Vtl,回轉(zhuǎn)檢驗(yàn)時(shí)如果砂輪沒有破碎，測(cè)試點(diǎn)A的電壓Va < Vtl，此時(shí)繼電器Jl處于穩(wěn)定狀態(tài)。如果砂輪發(fā)生了破碎，沖擊噪聲會(huì)通過傳感器Dl產(chǎn)生一個(gè)電壓脈沖，該脈沖信號(hào)經(jīng)過放大、整流、濾波后，加載在電阻R5上，此時(shí)測(cè)試點(diǎn)A的電壓Va > V0,該信號(hào)通過三極管D6進(jìn)行電流放大，并經(jīng)過變壓器BI耦合后加載到繼電器Jl上，使繼電器Jl的通斷狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。電平閾值Vtl通過試驗(yàn)來確定，保證其大于回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)可能的最大背景噪音所產(chǎn)生的電壓V1，否則就可能產(chǎn)生誤判，將正?；剞D(zhuǎn)的砂輪誤判為破碎。但電平閾值Vtl偏大同樣會(huì)產(chǎn)生誤判，將砂輪的破碎狀態(tài)誤判為正常回轉(zhuǎn)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，在回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)可能的最大背景噪音所產(chǎn)生的電壓V1的基礎(chǔ)上，加上10%的余量作為即V0^VlXl.1，可以獲得良好的可靠性。
權(quán)利要求1.一種通過音量檢測(cè)識(shí)別砂輪破碎狀態(tài)的系統(tǒng)，包括傳感器和信號(hào)處理電路，其特征是:所述的傳感器主要由微音器、罩殼、內(nèi)調(diào)節(jié)板、外調(diào)節(jié)板組成；所述的信號(hào)處理電路主要由鉗位電路、兩級(jí)反向跟隨放大器、濾波電路、整流電路、比較電壓設(shè)定電路、電流放大電路、耦合電路組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過音量檢測(cè)識(shí)別砂輪破碎狀態(tài)的系統(tǒng)，其特征是:所述的傳感器包括罩殼，罩殼內(nèi)設(shè)有微音器，在微音器和罩殼之間的空隙中填裝有彈性材料，罩殼后端設(shè)有內(nèi)調(diào)節(jié)板、外調(diào)節(jié)板及密封圈，微音器的引出線與罩殼前端之間的間隙處加裝有密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過音量檢測(cè)識(shí)別砂輪破碎狀態(tài)的系統(tǒng)，其特征是:內(nèi)調(diào)節(jié)板、外調(diào)節(jié)板是一對(duì)開有四個(gè)小孔的尼龍板，內(nèi)調(diào)節(jié)板、外調(diào)節(jié)板及密封圈安裝在罩殼與回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體的連接面上；傳感器通過四個(gè)螺絲與回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體進(jìn)行固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過音量檢測(cè)識(shí)別砂輪破碎狀態(tài)的系統(tǒng)，其特征是:微音器為駐極體電容式微音器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過音量檢測(cè)識(shí)別砂輪破碎狀態(tài)的系統(tǒng)，其特征是:傳感器輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過電阻和電容耦合后送入運(yùn)算放大器，二極管起鉗位作用，用以保護(hù)微音器；兩片LM741運(yùn)算放大器組成兩級(jí)反向跟隨放大器；經(jīng)過放大的信號(hào)通過運(yùn)算放大器的輸出端，并經(jīng)過二極管整流和電容濾波后變換成電阻上的直流電平；電位器用來調(diào)節(jié)激發(fā)繼電器的聲頻信號(hào)電平閾值。
專利摘要一種通過音量檢測(cè)識(shí)別砂輪破碎狀態(tài)的系統(tǒng)，包括傳感器和信號(hào)處理電路，所述的傳感器主要由微音器、罩殼、內(nèi)調(diào)節(jié)板、外調(diào)節(jié)板組成；所述的信號(hào)處理電路主要由鉗位電路、兩級(jí)反向跟隨放大器、濾波電路、整流電路、比較電壓設(shè)定電路、電流放大電路、耦合電路組成。本實(shí)用新型使用微音器采集回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)防護(hù)腔體的背景噪聲和砂輪破碎沖擊噪聲，在信號(hào)的采集過程中對(duì)砂輪的反光性沒有要求，因此能夠?qū)^小砂輪碎塊的沖擊做出反應(yīng)，對(duì)于識(shí)別非整體破碎情況下的砂輪破碎狀態(tài)準(zhǔn)確性比較高，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)手段。
文檔編號(hào)G01N3/06GK202974760SQ20122057942
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者彭振宇, 郜迎君, 王永峰, 姜柏春 申請(qǐng)人:鄭州磨料磨具磨削研究所, 鄭州三磨超硬材料有限公司