M2i系列采集卡在声发射技术中的应用
时间：2009-03-04 阅读：792
-
提供商
北京坤驰科技有限公司 -
资料大小
0 -
资料图片
-
下载次数
3次 -
资料类型
-
浏览次数
792次
检测装置的设计应满足能zui大限度的提取车床切削信息，根据对切削的基础理论分析并从实验上证明切削声发射宽带特性，其能量主要分布在50k～200kHz的频段上，或者认为在这个频率段上携带的有效信息是相当丰富的。
据Shannon采样定理，确定数据采集卡的采样频率fs大于400kHz即可，实际一般应选择大于500 KHz以避免频谱的混叠。在进行数据采样前还应使用一截止频率小于fs/2的低通滤波器。此外要求探头和放大器在50k～200kHz频段有平坦的幅频响应、探头的灵敏度和稳定性能满足工程环境的要求。上述即为车床切削声发射检测系统的基本设计要求。
设计要求的检测装置首先是一个数字化的仪器，并充分利用了计算机强大的处理功能。另外对由于工业化和标准化的高速数据总线的出现，如GPIB、488、PCI、PXI、VXI等，使仪器技术跨入了一个崭新的阶段，这就是虚拟仪器技术。我们选择系统硬件设计的思路与传统声发射仪器不同，这可以大大节省整个硬件的设计和调试的时间，同时硬件设计和实现可利用成熟的技术和板卡，所以装置的硬件实现的周期的非常短。这体现了虚拟仪器设计和实现的优点，整个装置设计的重点将是软件模块的设计和调整。只要满足上节的硬件基本要求，就可以构成整个硬件系统。
系统组成
声发射传感器
根据以上分析，选用瑞士奇石乐仪器公司生产的8152Bx2x型声发射传感器。由外壳、压电陶瓷敏感元件和内装阻抗变换器组成。敏感元件安装在钢质膜片上，其结构决定了传感器的灵敏度和频响特性。焊在壳体内的膜片耦合表面稍微凸出，使其在一定的安装力作用下受压，从而与测量表面形成稳定的、重复性好的传递声发射的耦合。设计上对敏感元件与传感器外壳之间的声隔离进行了精心处理，外界噪声对传感器无影响。
8152B型声发射传感器的体积很小，易于安装在接近声发射源处，以便*的拾取信号，从而可以测量机械结构中因微小缺陷产生的声发射信号。它对表面波（瑞利波）和纵波在很宽的频率范围内有很高的灵敏度，其频率范围是100-900 kHz，见图1。
图1 8152Bx2x声发射传感器
耦合器
耦合器选用瑞士奇石乐仪器公司生产的5125B（图）。它带有内装均方值转换器和极限开关，是专门设计用于处理声发射传感器的高频声发射信号。它既用于向传感器供电，同时处理声发射信号。放大器的增益可设置为1’（20dB）或10’（40dB）。其后两个二阶串联滤波器设计为插入式元件，滤波器类型（高通或低通）如同频率范围一样可自由选择，高、低通滤波器串连后即形成带通滤波器。均方值转换器的积分时间常数也可自由选择。信号输出是通过一个8芯圆形插座:两个模拟输出信号即滤波后的声发射信号和均方值声发射信号，还有一个数字输出信号（极限开关），可供工业生产设备和机床加工过程的监控。
图2 5125B耦合器外观图
高速数据采集卡
本项目选用德国SPECTRUM仪器公司生产的M2i.3120型2通道12位高速采集卡。zui大采样速率为10MS/s，具有标准的32位PCI接口，完够满足系统的采样要求。可以使用VC++或LabVIEW等多种语言对其进行编程。
图3 M2i.3120高速数据采集卡
软件平台
软件采用DEWETRON公司提供的DEWEsoft软件，它能很好的支持SPECTRUM系列数据采集卡，用于构成瞬态记录仪和PC示波器系统。它的DAQ模块对应动态信号的单通道输入，比如电压、电流、应变、压力、振动、频率等等；采集的数据能实时的显示、直接保存到硬盘、打印或直接导出到后处理软件。