[其他]一種聲發射(AE)傳感器

無效

• 申請號: 87214610
• 申請日: 1987-10-29
• 公開（公告）號: CN87214610U
• 公開（公告）日: 1988-11-09
• 發明（設計）人: 張伯鵬;羅振壁;婁志平;徐家球
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L41/08
• 分類號: H01L41/08;G01H11/08
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 付尚新

本實用新型涉及聲發射（AE）檢測傳感器。

由于高效率低成本的柔性自動化加工和設備故障自動診斷技術的發展，聲發射（AE）檢測傳感技術已開始在柔性自動化加工機床（如：CIMS、FMS、FMC中的和CNC、NC等加工機床）切削過程監視（控）和多種設備在線自動診斷檢測的領域中獲得應用。目前市售和研制的聲發射（AE）檢測傳感器，在國內外均主要是針對材料試驗和無損探傷等領域，在切削過程監視（控）和設備故障診斷中應用這類AE傳感器存在的主要問題是檢測頻段窄或信號靈敏度與強度偏低。這類AE傳感器如日本生產的AE901～AE905窄帶系列如AE900寬帶傳感器其工作原理是按超聲波換能器的工作方式改進的。由于孔徑效應（“Aperture??effect”，或稱尺寸效應，““Size??effect”，即當傳感器的敏感元件的尺寸接近或超過被測定的AE波長時，其敏感元件的輸出是敏感元件各點輸出的“疊加平均值”）的影響使這類AE傳感器的輸出信號是壓電晶片各點輸出信號相“抵消”“疊加”的平均值。此外，波長變動（較高頻段時）或壓電晶片彎曲（較低頻時）等均會引起探測誤差，降低傳感器的檢測靈敏度和頻率響應能力。另一類AE傳感器是根據振動耦合原理進行設計的，被測量面的振動通過水泥、蠟、螺紋、膠帶等固定連接后，把振動傳給探頭，再經壓電晶片傳給振動質量，傳感器所需的合適夾緊力難于保證，故難于實現較高頻率AE波的探測。這一類設計如已公開的專利US3.145.311，US3.394.526和德國的1.005.758，1.228.448等。專利US4.189.655對上述缺點進行了改進，但它的設計仍是基于振動耦合原理，故難于作為切削過程監視（控）及一些設備在線監視時AE信號檢測傳感用。此外，其結構比較復雜，制作較難。美國NBS的T.M.Proctor在＜Journal??of??Acoustic??Emission，Vol.l，No.3，1982＞的????“Some??Details??on??the??NBS??Conical??transducer”一文中介紹經過大量實驗篩選后提出小尺寸短錐形敏感晶片與大園柱體背襯的非諧振式AE寬帶傳感器設計方案作為AE傳感器的第二類標準傳感器。經實驗證明，這種AE傳感器可使孔徑效應、晶片彎曲等因素的影響大為減低，可實現100K～lMHZ的寬帶探測，具有較高的靈敏度。但其不足之處是，其結構不適合切削過程監視或設備診斷傳感用，背襯尺寸偏大，并不適于探測頭有耐磨要求的場合使用。

本實用新型的目的是提供一種適合于幾十K至1MH_Z頻帶范圍，克服上述已有AE傳感器不足之處，減小孔徑效應、晶片彎曲等因素引起的探測誤差，具有探測頻帶寬、靈敏度高，結構簡單，易于制作與維修，使用穩定可靠的實用型一維或多維組合式點接觸AE傳感器。

本實用新型AE傳感器由壓電陶瓷敏感元件、背襯、支承體和信號輸出等四部分組成（附圖1），壓電陶瓷敏感元件呈短園錐臺形〔1〕、背襯為黃銅質園錐一園柱形復合體〔2〕，它們在內支承套〔5〕內可自由滑動，并與內外支承〔5〕〔4〕形成閉合電通道，由壓緊彈簧〔3〕保證晶片〔1〕的探測可靠性。

附圖說明，圖1為本實用新型AE傳感器的結構示意圖，圖中：

1：壓電陶瓷敏感晶片（元件）

2：背襯

3：壓緊彈簧

4：外支承套

5：內支承套

6：外端蓋

7：內端蓋

8.導線

9：輸出接頭墊

10：輸出接頭

11：防塵耐油橡皮墊

12：永磁（陶瓷）墊