刀具破损的声发射传感监测新技术

报警，认为是噪声干扰信号。实际应用证明，这种方法非常适合于监测刀具破损时的声发射脉冲信号。切削过程中AE信号幅值随加工条件的变化而变化，采用固定的阈值容易造成误判。为此作者对AE幅值判断采用了浮动阈值，即
　　L(n)=λ.max｜xi(n)｜ (1)
式中L(n)—声发射幅值阈值；
　　n—浮动次数；λ—系数；
　　xi—声发射包络信号的采样序列值(i为采样序号)。
　　进入监测状态后，首先进行采样，取得工况环境噪声信号数据xi(0)，依据式(1)取采样序列的最大值乘以系数λ作为阈值。以后自动定期采样，取得工况环境噪声信号数据xi(n)，重新按式(1)确定新的阈值，这样阈值就随工况条件变化而变化。其中系数λ由工况条件确定。例如在轻负载的条件下λ=1.50；在中等负载的条件下λ=1.30；在重负载的条件下λ=1.10。
　　由于加工工况的复杂，使得声发射信号的动态范围比较大，一般从微伏级到毫伏级，因此声发射传感器均需前置放大器，这样才能使得信号有效传输以利于后置处理。传统的声发射传感器的放大倍数是固定的，而一般为了得到足够的信号强度而首先满足小信号的放大倍数，这样，信号稍大就会导致出现饱和现象。针对这一问题，研制了对数前置放大声发射传感器。依据式(2)的对数放大功能，可以压缩声发射输入信号的动态范围，拓宽声发射传感器的监测范围。
　　U出=K1lg(K2.U入) (2)
式中U出—声发射对数输出信号；
　　K1、K2—常数(一般称为对数斜率)；
　　U入—声发射输入信号。
4　监控系统
　　主控模块担任监控系统的主控任务，并通过I/O模板管理键盘和液晶屏的显示；声发射调理模板完成前述的声发射信号监测处理任务并在出现异常状态时报警，即向主控模板申请中断；A/D、D/A模板完成对声发射调理模板中声发射包络信号的采样和把主控模板来的声发射阈值送到声发射调理模板进行比较；并行通信模板完成监控系统与机床控制系统之间通信任务，即加工中心系统向监控系统传送各种工况参数和机床运行状态参数，监控系统向加工中心系统传送刀具切削状态信号。
　　本系统除手动监测方式外，还具有利用通信功能和一定范围自动浮动阈值实现自动监测功能。系统具有模块化，维修方便，使用可靠，抗干扰能力强的优点。