声发射技术在制造过程监控中的应用

    1 前言

    声发射技术作为无损检侧方法已得到广泛的应用，在制造工程中作为过程监控方法的研究是从70年代后期开始的，目前已成功地应用于切.削加工、锻造、焊接、冲压、拉深等加工过程监控，并扩展到质量检测，用以监视加工质量参数的变化。

    本文在多年来研究声发射技术及研制监控仪器的基础上着重阐述制造过程中声发射信号的特点及变化规律，介绍几种已开发研制的声发射监控装置的原理与结构。

    2 基于声发射信号的制造过程监控仪的特点

    制造过程监控的目的在于蓝视制造过程的变化和发现废品。基于声发射的过程监视方法可分为基于塑性变形现象的和基于断裂现象的两类，例如对刀具磨损、砂轮磨损和塑性成型表面质量的监测是基于对塑性变形声发射信号的监测，而对刀具破损、模具断裂、工件烧伤的监视则是基于对断裂声发射信号的监测。

    制造过程.中声发射信号的主要特点是:①不同类型的多王声发射源何时存在;②声发射信号具有舔天的能势③具有更复杂的时域和频域结构。因此，在结构试验中常用的一些处理方法和源定位及排噪技术难以应用、若_t或者失去应用价值。例如，在结构试验中必须:排除的摩擦噪声，对制造过程监视来说是不-可排除的，而具是主要研究对熟，因而典型的声发射监控系统难以适应制造过程监控的要求。

    料造过程中的声发射监控仪通常具有较小的增益(30一70dB)，一般不需要独立的前置斌大称或仅需小增:益的.前置放大器(2甲户;信号软理更妙采用常用模拟信号处理方法不滤波、检测、比较等)，目前多应用原信号的包络或功率信号进行监视。对基于戈断裂现象工作的监控仪，内满足响应:快的要求平用的庐号处理方法较简单，多采用幅度判别的方法识别故障。对基于塑性变形现象的监控仪，可以采用一些较复杂的新的·信号处理方法(如时序分析、神经网络等)，以期提高识别精度。

   3 刀具状态监控

    现代制造技术对刀具状态监控的要求日益迫切，现已研制了多种监控系统。由于声发射信号的灵敏性高和使用方便，声发射监控方式受到普遍的重视。近年来，随着传感器集成(融合)技术的发展，国内外都试图采用多信号甚至动态参数(表面质量、切屑形态等)监测刀具状态，在选用的监测信号中，声发射信号是应用较多的信号之一。

    刀具状态监控可分为破损监控和磨损监控两类，前者是基于监测突发性声发射信号的，要求采样频率高，响应时间短，后者是基于缓变信号监测的，可以利用统计参数变化实施监测。