本發(fā)明涉及聲發(fā)射在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種用于頂壓機(jī)頂錘的在線故障監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

金剛石作為已知天然物質(zhì)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(shù)極低和良好的化學(xué)惰性等，因此作為一種重要的功能材料被廣泛應(yīng)用于光電子信息、微電子加工、精密切削儀器、光學(xué)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(jī)作為一種常見的人造金剛石制備機(jī)器，其原理是將石墨相的碳在高溫高壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)化為金剛石相的碳。由于生產(chǎn)過程中與石墨相接觸的頂錘需要長(zhǎng)期在高壓應(yīng)力下工作，使得其自身產(chǎn)生應(yīng)力疲勞出現(xiàn)裂紋損壞，而某一頂頂錘損壞會(huì)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(jīng)濟(jì)損失。

目前，在生產(chǎn)過程中需要技術(shù)工人對(duì)兩面或六面頂壓機(jī)的頂錘進(jìn)行監(jiān)控，并憑借經(jīng)驗(yàn)在儀器出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理，這種方法較為消耗人力并有可能由于疏忽而導(dǎo)致的漏報(bào)現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供的一種用于頂壓機(jī)頂錘的在線故障監(jiān)測(cè)方法，該方法有效且可靠地降低了頂錘故障誤報(bào)率與錯(cuò)報(bào)率，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)并可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)損壞探頭并進(jìn)行更換；同時(shí)節(jié)約了了人力及金錢成本，避免了由于頂錘出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的安全事故及經(jīng)濟(jì)損失；保證了兩面或六面頂壓機(jī)的運(yùn)行的安全性及可靠性。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于頂壓機(jī)頂錘的在線故障監(jiān)測(cè)方法，所述監(jiān)測(cè)方法通過聲發(fā)射組件實(shí)現(xiàn)，所述聲發(fā)射組件包括依次連接的傳感器、前置放大器、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)；所述方法用于監(jiān)測(cè)兩面頂壓機(jī)的頂錘或六面頂壓機(jī)的頂錘的施工安全；所述方法包括如下步驟：

步驟1.將各個(gè)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(jī)的每個(gè)所述頂錘的外壁上；且每個(gè)所述傳感器分別與其依次連接的前置放大器、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)組成一個(gè)聲發(fā)射通道；

步驟2.所述聲發(fā)射組件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述頂錘是否產(chǎn)生判斷信號(hào)；

若否，則繼續(xù)監(jiān)測(cè)；

若是，則進(jìn)入步驟3；

步驟3.同步采集所述判斷信號(hào)并生成事件組；其中，所述事件組包括聲發(fā)射信號(hào)及壓力信號(hào)；

步驟4.根據(jù)所述事件組中接收的信號(hào)判斷各聲發(fā)射通道是否正常工作；

若是，則進(jìn)入步驟5；

若否，則對(duì)所述聲發(fā)射組件進(jìn)行檢修并返回步驟2；

步驟5.判斷所述壓力信號(hào)的值是否超過標(biāo)準(zhǔn)壓力值；

若是，則進(jìn)入步驟6；

若否，則返回步驟2；

步驟6.判斷聲發(fā)射信號(hào)第一撞擊與第二撞擊時(shí)間差是否超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間差；

若是，則進(jìn)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(hào)能量平均值是否超過標(biāo)準(zhǔn)能量平均值；

若是，則進(jìn)行所述頂壓機(jī)頂錘開裂報(bào)警；

若否，則返回步驟2。

優(yōu)選的，所述標(biāo)準(zhǔn)壓力值的設(shè)置范圍為0-200MPa；所述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間差的設(shè)置范圍為1-9999μs；所述標(biāo)準(zhǔn)能量平均值的設(shè)置范圍為1-99999mV·ms。

優(yōu)選的，所述步驟3包括：

3-1.所述數(shù)據(jù)采集卡同步采集所述判斷信號(hào)并發(fā)送至所述計(jì)算機(jī)；

3-2.所述計(jì)算機(jī)將接收到的所述判斷信號(hào)生成事件組。

優(yōu)選的，所述步驟4包括：

4-1.同時(shí)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(shù)、及所述事件組中是否缺少某一所述聲發(fā)射通道數(shù)據(jù)并連續(xù)超過所述規(guī)定次數(shù)；所述規(guī)定次數(shù)為1至100次；

若兩處判斷結(jié)果其中之一或均為是，則進(jìn)入4-2；

若兩處判斷結(jié)果均為否，則進(jìn)入步驟5；

4-2.進(jìn)行所述傳感器的故障報(bào)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(shí)間差為所述事件組的各個(gè)所述聲發(fā)射通道接收撞擊的時(shí)間差值。

優(yōu)選的，所述事件組的最大長(zhǎng)度在10-9999μs之間，且所述事件組的閉鎖時(shí)間在100-999999μs之間。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種用于頂壓機(jī)頂錘的在線故障監(jiān)測(cè)方法，該方法監(jiān)測(cè)兩面頂壓機(jī)的頂錘或六面頂壓機(jī)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(jī)的每個(gè)頂錘上；聲發(fā)射組件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂錘是否產(chǎn)生判斷信號(hào)；傳感器根據(jù)判斷信號(hào)同步采集頂錘的事件組；判斷聲音信號(hào)、壓力信號(hào)的值、撞擊時(shí)間差及聲發(fā)射通道能量平均值；并進(jìn)行頂壓機(jī)頂錘開裂報(bào)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(bào)率與錯(cuò)報(bào)率，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)并可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)損壞探頭并進(jìn)行更換；同時(shí)節(jié)約了了人力及金錢成本，避免了由于頂錘出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的安全事故 及經(jīng)濟(jì)損失；保證了兩面或六面頂壓機(jī)的運(yùn)行的安全性及可靠性。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，通過將聲發(fā)射組件中的傳感器安裝在頂壓機(jī)的每個(gè)頂錘上；準(zhǔn)確且有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩面或六面頂壓機(jī)頂錘的在線故障監(jiān)測(cè)，節(jié)約了了人力及金錢成本。

2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，通過聲發(fā)射組件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂錘是否產(chǎn)生判斷信號(hào)；傳感器根據(jù)判斷信號(hào)同步采集頂錘的事件組；判斷聲音信號(hào)、壓力信號(hào)的值、撞擊時(shí)間差及聲發(fā)射通道能量平均值；并進(jìn)行頂壓機(jī)頂錘開裂報(bào)警；有效且可靠地降低了頂錘故障誤報(bào)率與錯(cuò)報(bào)率，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)并可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)損壞探頭并進(jìn)行更換；避免了由于頂錘出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的安全事故及經(jīng)濟(jì)損失；保證了兩面或六面頂壓機(jī)的運(yùn)行的安全性及可靠性。

3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，在頂壓機(jī)故障監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種用于頂壓機(jī)頂錘的在線故障監(jiān)測(cè)方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法的步驟3的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)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(jī)頂錘的在線故障監(jiān)測(cè)方法的具體應(yīng)用例中的聲發(fā)射檢測(cè)原理圖；

圖5是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中的聲發(fā)射系統(tǒng)基本構(gòu)成圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種用于頂壓機(jī)頂錘的在線故障監(jiān)測(cè)方法，監(jiān)測(cè)方法通過聲發(fā)射組件實(shí)現(xiàn)，聲發(fā)射組件包括依次連接的傳感器、前置放大器、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)；方法用于監(jiān)測(cè)兩面頂壓機(jī)的頂錘或六面頂壓機(jī)的頂錘的施工安全；方法包括如下步驟：

步驟1.將各個(gè)聲發(fā)射組件中的傳感器分別安裝在頂壓機(jī)的每個(gè)頂錘的外壁上；且每個(gè)傳感器分別與其依次連接的前置放大器、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)組成一個(gè)聲發(fā)射通道；

步驟2.聲發(fā)射組件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂錘是否產(chǎn)生判斷信號(hào)；

若否，則繼續(xù)監(jiān)測(cè)；

若是，則進(jìn)入步驟3；

步驟3.同步采集判斷信號(hào)并生成事件組；其中，事件組包括聲發(fā)射信號(hào)及壓力信號(hào)；

步驟4.根據(jù)事件組中接收的信號(hào)判斷各聲發(fā)射通道是否正常工作；

若是，則進(jìn)入步驟5；

若否，則對(duì)聲發(fā)射組件進(jìn)行檢修并返回步驟2；

步驟5.判斷壓力信號(hào)的值是否超過標(biāo)準(zhǔn)壓力值；

若是，則進(jìn)入步驟6；

若否，則返回步驟2；

步驟6.判斷聲發(fā)射信號(hào)第一撞擊與第二撞擊時(shí)間差是否超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間差；

若是，則進(jìn)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(hào)能量平均值是否超過標(biāo)準(zhǔn)能量平均值；

若是，則進(jìn)行頂壓機(jī)頂錘開裂報(bào)警；

若否，則返回步驟2。

其中，標(biāo)準(zhǔn)壓力值的設(shè)置范圍為0-200MPa；標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間差的設(shè)置范圍為1-9999μs；標(biāo)準(zhǔn)能量平均值的設(shè)置范圍為1-99999mV·ms。

如圖2所示，步驟3包括：

3-1.數(shù)據(jù)采集卡同步采集判斷信號(hào)并發(fā)送至計(jì)算機(jī)；

3-2.計(jì)算機(jī)將接收到的判斷信號(hào)生成事件組。

如圖3所示，步驟4包括：

4-1.同時(shí)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(shù)、及事件組中是否缺少某一聲發(fā)射通道數(shù)據(jù)并連續(xù)超過規(guī)定次數(shù)；規(guī)定次數(shù)為1至100次；

若兩處判斷結(jié)果其中之一或均為是，則進(jìn)入4-2；

若兩處判斷結(jié)果均為否，則進(jìn)入步驟5；

4-2.進(jìn)行傳感器的故障報(bào)警并檢修，返回步驟2。

其中，步驟6中的撞擊時(shí)間差為事件組的各個(gè)聲發(fā)射通道接收撞擊的時(shí)間差值。

其中，對(duì)事件組中所得聲發(fā)射信號(hào)的處理方法包括：

a.在事件組內(nèi)每個(gè)聲發(fā)射通道的撞擊信號(hào)中，選取最先到達(dá)的撞擊信號(hào)；在該事件組結(jié)束前，最先到達(dá)的撞擊信號(hào)所在的聲發(fā)射通道內(nèi)出現(xiàn)的其他撞擊被過濾；

b.事件組內(nèi)的各個(gè)聲發(fā)射通道的撞擊按照到達(dá)時(shí)間的先后順序，定義為第一撞擊至第n撞擊；若頂壓機(jī)為兩面頂壓機(jī)，則n等于2；若頂壓機(jī)為六面頂壓機(jī)，則n等于6；

c.當(dāng)一個(gè)事件組內(nèi)各個(gè)聲發(fā)射通道均有1個(gè)撞擊時(shí)，則該事件組結(jié)束；

d.從收到第一撞擊開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到所設(shè)定事件組最大時(shí)間長(zhǎng)度X2us時(shí)，即使不滿足每個(gè)通道已有1個(gè)撞擊，事件組也強(qiáng)行結(jié)束，若頂壓機(jī)為兩面頂壓機(jī)，則事件組內(nèi)撞擊數(shù)可以少于2個(gè)；若頂壓機(jī)為六面頂壓機(jī)，則事件組內(nèi)撞擊數(shù)少于為6個(gè)；

e.在上一個(gè)事件組結(jié)束后，所有聲發(fā)射通道在閉鎖時(shí)間X2us內(nèi)不統(tǒng)計(jì)任何撞擊，之后開始下一個(gè)事件組的撞擊信號(hào)采集，當(dāng)采集到下一個(gè)撞擊信號(hào)時(shí)，將其定為下一個(gè)事件組開始時(shí)間。

其中，事件組的最大長(zhǎng)度在10-9999μs之間，且事件組的閉鎖時(shí)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(jī)頂錘的在線故障監(jiān)測(cè)方法的具體應(yīng)用例，該應(yīng)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(hào)為SR150；且傳感器固定在頂壓機(jī)側(cè)邊，將接收到的信號(hào)通過前置放大器對(duì)其進(jìn)行放大處理，數(shù)據(jù)采集卡將采集得到信號(hào)進(jìn)行分析并生成對(duì)應(yīng)參數(shù)，包括信號(hào)到達(dá)時(shí)間、通道號(hào)，幅度、振鈴計(jì)數(shù)、能量、上升時(shí)間等；

該應(yīng)用例以六面頂壓機(jī)頂錘為例，具體包括：

采用的聲發(fā)射系統(tǒng)由一個(gè)6通道采集主機(jī)、6個(gè)傳感器、6個(gè)20dB前放組成。采集信號(hào)動(dòng)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(bào)警輸出功能，同時(shí)對(duì)儀器實(shí)施了電磁屏蔽防止外界干擾，具備由電腦下載設(shè)置、存儲(chǔ)設(shè)置功能以及工作狀態(tài)指示燈和各通道報(bào)警指示燈。

生成事件組由每個(gè)通道取一個(gè)撞擊，事件組結(jié)束前任何通道出現(xiàn)的第二次及以上的撞擊將被濾除，由第一撞擊開始計(jì)時(shí)，但當(dāng)達(dá)到事件最大長(zhǎng)度時(shí)，即使不滿足每通道已有一個(gè)撞擊也要強(qiáng)行結(jié)束生成事件組；上一個(gè)事件組結(jié)束后，所有通道閉鎖時(shí)間內(nèi)不統(tǒng)計(jì)任何撞擊，之后再開始下一個(gè)事件組采集。

對(duì)生成事件組進(jìn)行判定，出現(xiàn)下面兩種情況將會(huì)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(xiàn)一定次數(shù)；

2.事件組中缺少某通道數(shù)據(jù)并連續(xù)出現(xiàn)一定次數(shù)。

當(dāng)事件組正確生成后對(duì)下面三個(gè)條件進(jìn)行判斷，當(dāng)同時(shí)滿足時(shí)開裂報(bào)警指示燈亮：

1.采集的壓力信號(hào)是否大于一定參數(shù)；

2.事件組內(nèi)第一撞擊與第二撞擊時(shí)間差是否小于一定參數(shù)；

3.事件組內(nèi)所有通道能量平均值是否大于某一參數(shù)。

對(duì)于定義事件組生成條件的設(shè)置，其中：

事件組最大長(zhǎng)度在10-9999μs之間；

事件組閉鎖時(shí)間在100-999999μs之間。

對(duì)于儀器故障報(bào)警條件的設(shè)置，其中：

同一通道重復(fù)撞擊事件數(shù)在1-100次之間；

缺少某個(gè)通道數(shù)據(jù)事件數(shù)在1-100次之間。

對(duì)于開裂事件報(bào)警條件的設(shè)置，其中：

外參采集到的壓力信號(hào)在0-200MPa之間

第一撞擊與第二撞擊時(shí)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(gè)通道取一個(gè)撞擊，最多共六個(gè)撞擊組成；具體操作方法：

1)事件組內(nèi)每個(gè)通道的撞擊信號(hào)應(yīng)選取最先到達(dá)的撞擊，該事件組結(jié)束前，該通道內(nèi)出現(xiàn)的其他撞擊將被過濾掉；

2)事件組內(nèi)六個(gè)通道的撞擊按照到達(dá)時(shí)間的順序，定義為第一撞擊至第六撞擊；

3)當(dāng)一個(gè)事件組內(nèi)每個(gè)通道均有1個(gè)撞擊時(shí)，總共6個(gè)撞擊，該事件組結(jié)束；

4)從收到第一撞擊開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到所設(shè)定事件組最大時(shí)間長(zhǎng)度X1us時(shí)，即使不 滿足每個(gè)通道已有1個(gè)撞擊，事件組也要強(qiáng)行結(jié)束，這種情況允許事件組內(nèi)撞擊數(shù)少于六個(gè)；

5)在上一個(gè)事件組結(jié)束后，所有通道在閉鎖時(shí)間X2us內(nèi)不統(tǒng)計(jì)任何撞擊，之后開始下一個(gè)事件組的撞擊信號(hào)采集，當(dāng)采集到下一個(gè)撞擊信號(hào)時(shí)，定為下一個(gè)事件組開始時(shí)間。

本應(yīng)用例提供了一種用于六面頂壓機(jī)頂錘監(jiān)測(cè)的聲發(fā)射報(bào)警方法，通過對(duì)所收集到的信號(hào)進(jìn)行處理分析，當(dāng)信號(hào)數(shù)據(jù)達(dá)到所設(shè)定的條件是開裂事件報(bào)警燈亮提示故障；

在通過聲發(fā)射設(shè)備對(duì)高溫高壓法制備金剛石過程中頂錘在役狀態(tài)提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過程中，通過本應(yīng)用例方法對(duì)所得聲發(fā)射信號(hào)處理分析，降低了故障的錯(cuò)報(bào)率與誤報(bào)率，對(duì)降低生產(chǎn)成本與提高生產(chǎn)效率有著重要的意義。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)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(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。