本發(fā)明涉及聲發(fā)射在線監(jiān)測領域,具體涉及一種用于頂壓機頂錘的在線故障監(jiān)測方法。
背景技術:
金剛石作為已知天然物質中最硬的材料,具有許多優(yōu)異的特性,如帶隙寬、超硬特性、絕緣性高、熱膨脹系數極低和良好的化學惰性等,因此作為一種重要的功能材料被廣泛應用于光電子信息、微電子加工、精密切削儀器、光學窗口材料等。金剛石主要分天然與人工合成兩類,兩面及六面頂壓機作為一種常見的人造金剛石制備機器,其原理是將石墨相的碳在高溫高壓狀態(tài)下轉化為金剛石相的碳。由于生產過程中與石墨相接觸的頂錘需要長期在高壓應力下工作,使得其自身產生應力疲勞出現裂紋損壞,而某一頂頂錘損壞會打破之前的平衡狀態(tài)使其他正常的頂錘發(fā)生碰撞,從而造成額外的經濟損失。
目前,在生產過程中需要技術工人對兩面或六面頂壓機的頂錘進行監(jiān)控,并憑借經驗在儀器出現異常時及時進行處理,這種方法較為消耗人力并有可能由于疏忽而導致的漏報現象。
技術實現要素:
有鑒于此,本發(fā)明提供的一種用于頂壓機頂錘的在線故障監(jiān)測方法,該方法有效且可靠地降低了頂錘故障誤報率與錯報率,準確實現了在線監(jiān)測并可以及時發(fā)現損壞探頭并進行更換;同時節(jié)約了了人力及金錢成本,避免了由于頂錘出現故障而導致的安全事故及經濟損失;保證了兩面或六面頂壓機的運行的安全性及可靠性。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的:
一種用于頂壓機頂錘的在線故障監(jiān)測方法,所述監(jiān)測方法通過聲發(fā)射組件實現,所述聲發(fā)射組件包括依次連接的傳感器、前置放大器、數據采集卡及計算機;所述方法用于監(jiān)測兩面頂壓機的頂錘或六面頂壓機的頂錘的施工安全;所述方法包括如下步驟:
步驟1.將各個所述聲發(fā)射組件中的所述傳感器分別安裝在所述頂壓機的每個所述頂錘的外壁上;且每個所述傳感器分別與其依次連接的前置放大器、數據采集卡及計算機組成一個聲發(fā)射通道;
步驟2.所述聲發(fā)射組件實時監(jiān)測所述頂錘是否產生判斷信號;
若否,則繼續(xù)監(jiān)測;
若是,則進入步驟3;
步驟3.同步采集所述判斷信號并生成事件組;其中,所述事件組包括聲發(fā)射信號及壓力信號;
步驟4.根據所述事件組中接收的信號判斷各聲發(fā)射通道是否正常工作;
若是,則進入步驟5;
若否,則對所述聲發(fā)射組件進行檢修并返回步驟2;
步驟5.判斷所述壓力信號的值是否超過標準壓力值;
若是,則進入步驟6;
若否,則返回步驟2;
步驟6.判斷聲發(fā)射信號第一撞擊與第二撞擊時間差是否超過標準時間差;
若是,則進入步驟7;
若否,則返回步驟2;
步驟7.判斷各所述聲發(fā)射通道的聲發(fā)射信號能量平均值是否超過標準能量平均值;
若是,則進行所述頂壓機頂錘開裂報警;
若否,則返回步驟2。
優(yōu)選的,所述標準壓力值的設置范圍為0-200MPa;所述標準時間差的設置范圍為1-9999μs;所述標準能量平均值的設置范圍為1-99999mV·ms。
優(yōu)選的,所述步驟3包括:
3-1.所述數據采集卡同步采集所述判斷信號并發(fā)送至所述計算機;
3-2.所述計算機將接收到的所述判斷信號生成事件組。
優(yōu)選的,所述步驟4包括:
4-1.同時判斷所述事件組中是否有所述聲發(fā)射通道存在兩次以上撞擊并連續(xù)超過規(guī)定次數、及所述事件組中是否缺少某一所述聲發(fā)射通道數據并連續(xù)超過所述規(guī)定次數;所述規(guī)定次數為1至100次;
若兩處判斷結果其中之一或均為是,則進入4-2;
若兩處判斷結果均為否,則進入步驟5;
4-2.進行所述傳感器的故障報警并檢修,返回步驟2。
優(yōu)選的,所述步驟6中的所述撞擊時間差為所述事件組的各個所述聲發(fā)射通道接收撞擊的時間差值。
優(yōu)選的,所述事件組的最大長度在10-9999μs之間,且所述事件組的閉鎖時間在100-999999μs之間。
從上述的技術方案可以看出,本發(fā)明提供了一種用于頂壓機頂錘的在線故障監(jiān)測方法,該方法監(jiān)測兩面頂壓機的頂錘或六面頂壓機的頂錘的施工安全,通過將聲發(fā)射組件中的傳感器安裝在頂壓機的每個頂錘上;聲發(fā)射組件實時監(jiān)測頂錘是否產生判斷信號;傳感器根據判斷信號同步采集頂錘的事件組;判斷聲音信號、壓力信號的值、撞擊時間差及聲發(fā)射通道能量平均值;并進行頂壓機頂錘開裂報警。本發(fā)明提出的方法有效且可靠地降低了頂錘故障誤報率與錯報率,準確實現了在線監(jiān)測并可以及時發(fā)現損壞探頭并進行更換;同時節(jié)約了了人力及金錢成本,避免了由于頂錘出現故障而導致的安全事故 及經濟損失;保證了兩面或六面頂壓機的運行的安全性及可靠性。
與最接近的現有技術比,本發(fā)明提供的技術方案具有以下優(yōu)異效果:
1、本發(fā)明所提供的技術方案中,通過將聲發(fā)射組件中的傳感器安裝在頂壓機的每個頂錘上;準確且有效的實現了對兩面或六面頂壓機頂錘的在線故障監(jiān)測,節(jié)約了了人力及金錢成本。
2、本發(fā)明所提供的技術方案,通過聲發(fā)射組件實時監(jiān)測頂錘是否產生判斷信號;傳感器根據判斷信號同步采集頂錘的事件組;判斷聲音信號、壓力信號的值、撞擊時間差及聲發(fā)射通道能量平均值;并進行頂壓機頂錘開裂報警;有效且可靠地降低了頂錘故障誤報率與錯報率,準確實現了在線監(jiān)測并可以及時發(fā)現損壞探頭并進行更換;避免了由于頂錘出現故障而導致的安全事故及經濟損失;保證了兩面或六面頂壓機的運行的安全性及可靠性。
3、本發(fā)明提供的技術方案,在頂壓機故障監(jiān)測領域應用廣泛,具有顯著的社會效益和經濟效益。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的一種用于頂壓機頂錘的在線故障監(jiān)測方法的流程圖;
圖2是本發(fā)明的監(jiān)測方法的步驟3的流程示意圖;
圖3是本發(fā)明的監(jiān)測方法的步驟4的流程示意圖;
圖4是本發(fā)明的一種用于頂壓機頂錘的在線故障監(jiān)測方法的具體應用例中的聲發(fā)射檢測原理圖;
圖5是本發(fā)明的具體應用例中的聲發(fā)射系統(tǒng)基本構成圖。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
如圖1所示,本發(fā)明提供一種用于頂壓機頂錘的在線故障監(jiān)測方法,監(jiān)測方法通過聲發(fā)射組件實現,聲發(fā)射組件包括依次連接的傳感器、前置放大器、數據采集卡及計算機;方法用于監(jiān)測兩面頂壓機的頂錘或六面頂壓機的頂錘的施工安全;方法包括如下步驟:
步驟1.將各個聲發(fā)射組件中的傳感器分別安裝在頂壓機的每個頂錘的外壁上;且每個傳感器分別與其依次連接的前置放大器、數據采集卡及計算機組成一個聲發(fā)射通道;
步驟2.聲發(fā)射組件實時監(jiān)測頂錘是否產生判斷信號;
若否,則繼續(xù)監(jiān)測;
若是,則進入步驟3;
步驟3.同步采集判斷信號并生成事件組;其中,事件組包括聲發(fā)射信號及壓力信號;
步驟4.根據事件組中接收的信號判斷各聲發(fā)射通道是否正常工作;
若是,則進入步驟5;
若否,則對聲發(fā)射組件進行檢修并返回步驟2;
步驟5.判斷壓力信號的值是否超過標準壓力值;
若是,則進入步驟6;
若否,則返回步驟2;
步驟6.判斷聲發(fā)射信號第一撞擊與第二撞擊時間差是否超過標準時間差;
若是,則進入步驟7;
若否,則返回步驟2;
步驟7.判斷各聲發(fā)射通道的聲發(fā)射信號能量平均值是否超過標準能量平均值;
若是,則進行頂壓機頂錘開裂報警;
若否,則返回步驟2。
其中,標準壓力值的設置范圍為0-200MPa;標準時間差的設置范圍為1-9999μs;標準能量平均值的設置范圍為1-99999mV·ms。
如圖2所示,步驟3包括:
3-1.數據采集卡同步采集判斷信號并發(fā)送至計算機;
3-2.計算機將接收到的判斷信號生成事件組。
如圖3所示,步驟4包括:
4-1.同時判斷事件組中是否有聲發(fā)射通道存在兩次以上撞擊并連續(xù)超過規(guī)定次數、及事件組中是否缺少某一聲發(fā)射通道數據并連續(xù)超過規(guī)定次數;規(guī)定次數為1至100次;
若兩處判斷結果其中之一或均為是,則進入4-2;
若兩處判斷結果均為否,則進入步驟5;
4-2.進行傳感器的故障報警并檢修,返回步驟2。
其中,步驟6中的撞擊時間差為事件組的各個聲發(fā)射通道接收撞擊的時間差值。
其中,對事件組中所得聲發(fā)射信號的處理方法包括:
a.在事件組內每個聲發(fā)射通道的撞擊信號中,選取最先到達的撞擊信號;在該事件組結束前,最先到達的撞擊信號所在的聲發(fā)射通道內出現的其他撞擊被過濾;
b.事件組內的各個聲發(fā)射通道的撞擊按照到達時間的先后順序,定義為第一撞擊至第n撞擊;若頂壓機為兩面頂壓機,則n等于2;若頂壓機為六面頂壓機,則n等于6;
c.當一個事件組內各個聲發(fā)射通道均有1個撞擊時,則該事件組結束;
d.從收到第一撞擊開始計時,當達到所設定事件組最大時間長度X2us時,即使不滿足每個通道已有1個撞擊,事件組也強行結束,若頂壓機為兩面頂壓機,則事件組內撞擊數可以少于2個;若頂壓機為六面頂壓機,則事件組內撞擊數少于為6個;
e.在上一個事件組結束后,所有聲發(fā)射通道在閉鎖時間X2us內不統(tǒng)計任何撞擊,之后開始下一個事件組的撞擊信號采集,當采集到下一個撞擊信號時,將其定為下一個事件組開始時間。
其中,事件組的最大長度在10-9999μs之間,且事件組的閉鎖時間在100-999999μs之間。
如圖4至5所示,本發(fā)明提供一種用于頂壓機頂錘的在線故障監(jiān)測方法的具體應用例,該應用例中所用儀器為北京聲華興業(yè)公司SAEU2S聲發(fā)射系統(tǒng),所用傳感器型號為SR150;且傳感器固定在頂壓機側邊,將接收到的信號通過前置放大器對其進行放大處理,數據采集卡將采集得到信號進行分析并生成對應參數,包括信號到達時間、通道號,幅度、振鈴計數、能量、上升時間等;
該應用例以六面頂壓機頂錘為例,具體包括:
采用的聲發(fā)射系統(tǒng)由一個6通道采集主機、6個傳感器、6個20dB前放組成。采集信號動態(tài)范圍60dB-120dB,采樣率不低于2MHz,采樣精度不低于12位,并有外參輸入與報警輸出功能,同時對儀器實施了電磁屏蔽防止外界干擾,具備由電腦下載設置、存儲設置功能以及工作狀態(tài)指示燈和各通道報警指示燈。
生成事件組由每個通道取一個撞擊,事件組結束前任何通道出現的第二次及以上的撞擊將被濾除,由第一撞擊開始計時,但當達到事件最大長度時,即使不滿足每通道已有一個撞擊也要強行結束生成事件組;上一個事件組結束后,所有通道閉鎖時間內不統(tǒng)計任何撞擊,之后再開始下一個事件組采集。
對生成事件組進行判定,出現下面兩種情況將會被判定為儀器故障,工作狀態(tài)指示燈亮提示檢修:
1.事件組中某通道有兩次以上撞擊并連續(xù)出現一定次數;
2.事件組中缺少某通道數據并連續(xù)出現一定次數。
當事件組正確生成后對下面三個條件進行判斷,當同時滿足時開裂報警指示燈亮:
1.采集的壓力信號是否大于一定參數;
2.事件組內第一撞擊與第二撞擊時間差是否小于一定參數;
3.事件組內所有通道能量平均值是否大于某一參數。
對于定義事件組生成條件的設置,其中:
事件組最大長度在10-9999μs之間;
事件組閉鎖時間在100-999999μs之間。
對于儀器故障報警條件的設置,其中:
同一通道重復撞擊事件數在1-100次之間;
缺少某個通道數據事件數在1-100次之間。
對于開裂事件報警條件的設置,其中:
外參采集到的壓力信號在0-200MPa之間
第一撞擊與第二撞擊時間差在1-9999μs之間;
所得能量平均值在1-99999mV·ms之間。
其中,所生成事件組由每個通道取一個撞擊,最多共六個撞擊組成;具體操作方法:
1)事件組內每個通道的撞擊信號應選取最先到達的撞擊,該事件組結束前,該通道內出現的其他撞擊將被過濾掉;
2)事件組內六個通道的撞擊按照到達時間的順序,定義為第一撞擊至第六撞擊;
3)當一個事件組內每個通道均有1個撞擊時,總共6個撞擊,該事件組結束;
4)從收到第一撞擊開始計時,當達到所設定事件組最大時間長度X1us時,即使不 滿足每個通道已有1個撞擊,事件組也要強行結束,這種情況允許事件組內撞擊數少于六個;
5)在上一個事件組結束后,所有通道在閉鎖時間X2us內不統(tǒng)計任何撞擊,之后開始下一個事件組的撞擊信號采集,當采集到下一個撞擊信號時,定為下一個事件組開始時間。
本應用例提供了一種用于六面頂壓機頂錘監(jiān)測的聲發(fā)射報警方法,通過對所收集到的信號進行處理分析,當信號數據達到所設定的條件是開裂事件報警燈亮提示故障;
在通過聲發(fā)射設備對高溫高壓法制備金剛石過程中頂錘在役狀態(tài)提供實時監(jiān)測過程中,通過本應用例方法對所得聲發(fā)射信號處理分析,降低了故障的錯報率與誤報率,對降低生產成本與提高生產效率有著重要的意義。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制,盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明,所屬領域的普通技術人員依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換,而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換,其均在申請待批的本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。