SC接近开关专用集成电路.PPT

图7-23 电容加速度传感器结构示意图 (a) 静止时； (b) 有加速度时 　　在传感器固定极片上加有1 MHz的振荡脉冲信号。 当传感器没有受到加速度作用时，由于C1=C2， 两固定极片上的脉冲信号因相位相反而相互抵消， 输出信号为零。 当传感器受到加速度作用时， 由于梁发生弯曲， 带动动极片位移， C1和C2均发生变化， 加在两个固定极片上的两个脉冲信号的相位差将随C1和C2的容量差而变化。 两个脉冲信号在动极片上相加后输出。 　　解调器使用1 MHz脉冲宽度为同步时钟， 对动极片输出的信号解调， 就能够将加速度的变化转换为直流电压输出。 当加速度为正方向时， 解调器输出为正电压； 当加速度为反方向时， 解调器输出为负电压。 输出电压的幅值， 将正比于加速度的大小。 解调后的直流电压， 经放大器放大， 输出电压的灵敏度为19 mV/g。 加速度的最大测量范围为-50~50 g， 相应的电压输出量为-0.95~0.95 V。 　　3. 电感式加速度传感器 　　图7-24为差动变压器式加速度传感器的原理结构及电路示意图。 它由悬臂梁和差动变压器构成。 测量时， 将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定， 而将衔铁的A端与被测振动体相连， 此时传感器作为加速度测量中的惯性元件， 它的位移与被测加速度成正比， 使加速度测量转变为位移的测量。 当被测体带动衔铁以Δx振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同的规律变化。 图7-24 差动变压器式加速度传感器原理结构及电路示意图 　　4. 磁电式加速度传感器 　　由磁电式速度传感器配用微分电路， 可获取加速度信号。 图7-25为动圈式振动加速度传感器的结构示意图。 其结构的主要特点是， 钢制圆形外壳， 里面用铝支架将圆柱形永久磁铁与外壳固定成一体， 永久磁铁中间有一小孔， 穿过小孔的芯轴两端架起绕组线圈和阻尼环， 芯轴两端通过圆形膜片支撑架空且与外壳相连。 工作时， 传感器与被测物体刚性连接， 当物体振动时， 传感器外壳和永久磁铁随之振动， 而架空的芯轴、 绕组线圈和阻尼环因惯性而不随之振动。 因此， 磁路空气隙中的绕组线圈切割磁力线而产生正比于振动速度的感应电动势， 绕组线圈的输出通过引线输出到测量电路。 该传感器测量的是振动速度参数， 在测量电路中接入微分电路， 则其输出电路与加速度成正比。 图7-25 动圈式振动加速度传感器的结构示意图 　　5. 压电式加速度传感器 　　压电式加速度传感器是利用晶体的压电效应工作的。它主要由压电元件、质量块、弹性元件以及外壳等组成。  　　图7-26（a）是一种压缩式压电加速计的结构原理图。压电元件常用两片压电陶瓷组成, 两压电片间的金属片为一电极， 基座为另一电极。在压电片上放一个质量块，用一弹簧压紧施加预应力。通过基座底部的螺孔将传感器紧固在被测物体上， 传感器的输出电荷（或电压）即与被测物体的加速度成正比。 其优点是固有频率高， 频率响应好， 灵敏度高，且结构中的敏感元件（弹簧、质量块和压电元件）不与外壳直接接触， 受环境影响小，目前应用较多。 图7-26 压电式加速度计 （a） 压缩式； （b） 剪切式 　　6. 刀具磨损振动监测法 　　1） 系统选择  　　由于振动信号是一种信息载体， 其突出优点是频响范围宽， 对切削过程中的异常现象反映敏感， 受环境条件限制较少， 因此用加速度传感器拾取刀杆垂直方向振动加速度作为原始特征信号， 经过预处理， 提取特征参数(如信号的均值、 方差、 一阶自相关函数， 一阶自回归模型的残差方差、 功率谱、 功率谱值之和、 功率谱频率重心等)， 然后分别在时域、 时延域、 幅值域、 频域或倒频域等进行信号分析， 将分析结果的待检模式与标准模式(正常或异常模式)比较， 作出诊断结论。 其检测装置比较简单， 安装灵活， 调整方便，在生产条件下容易实现。 检测和分析系统如图7-27所示。切削条件是刀具角度为γ0=12°，α0=7°，λs=0°；工件材料为45﹟钢；切削用量是αp=2 mm，f=0.301 mm/r，v=125 m/min。 图7-27 刀具磨损测试示意图 　　2） 刀具磨损过程的频谱特性  　　利用切削过程中的刀具磨损使刀杆系统振动频率的变化， 可以鉴别刀具的磨损情况。 刀具实际磨损规律的特点是： 当机床空转时， 机床系统的振动频率为417.9 Hz， 当刀具一接触工件， 由于刀具与工件之间的摩擦， 并且因为刀具与工件连成一体， 主峰频率位置开始向低频移动； 随着刀具磨损量的增加， 主峰幅值开始增加较快，然后趋向平缓， 而主峰频率位置仍然是由高频向低频方向移动。 　　可以认为高频段频谱特性的变化是刀具磨损通过切削力激发刀杆振动模态参数变化所造成的， 且同前刀面与切屑