[发明专利]纳秒脉宽电化学加工脉冲实时检测方法及其电路

说明书

技术领域

本发明属于电源技术领域和微细加工技术领域，具体是一种纳秒脉宽电化学加工脉冲实时检测方法及其电路。

背景技术

电化学加工利用电化学反应去除材料，具有无切削力、热熔除与变形、硬度无关、无应力、变形和工具损耗等特点，在难切削材料加工、薄壁结构成型、热敏材料切削等领域具有优势。同时，其材料去除以离子的方式实现，从原理上讲，可以得到极高的加工精度与极其细微的结构。然而，受到加工间隙、电场、流场、电源品质等的限制，目前的电化学加工尚未表现出匹配其原理的加工效果。

近年来的研究表明，纳秒乃至更窄脉宽的脉冲电流能够将电化学蚀除限定在极其微小的区域，增强加工的集中蚀除能力，同时削弱散蚀能力，获得良好的定域性；采用该种方法，德国MPG、南京航空航天大学等都实现了微米级结构与形状的制作，在微细加工领域获得了一系列的成果。

作为一种新型的加工方法，纳秒脉宽电化学加工尚存在大量亟需解决问题，稳定的加工状态控制理论、方法与手段，尤其是加工间隙控制实时、在线智能调节，纳秒脉宽加工电流的实时检测更是其中不可回避的现实问题。受到AD器件采集转换速度、加工控制复杂性与实时性以及CPU处理速度等方面的限制，纳秒加工脉冲检测目前只是依赖于电流传感器的平均电流检测，纳秒加工脉冲的瞬时电压、幅值电压、脉间、脉宽以及频率等的在线实时检测及其与加工系统的集成尚存在较大的困难，目前尚未出现针对上述检测的有效方法与手段。

现有技术中，通常所说的精密测量电阻是指精密电阻器。1Ω以上阻值的电阻，与标识阻值相比±0.5%以内阻值误差的电阻，可称为精密电阻；1Ω以下阻值的电阻，与标识阻值相比±1%精密度之内，可称为精密电阻。

发明内容

为了解决现有技术中存在上述问题，考虑到纳秒脉宽电化学加工脉冲电流的电学特性，结合电化学加工的实际工况条件，本发明利用大规模可编程逻辑器件设计专用的纳秒脉宽检测集成电路，实现对高速AD器件的在线强实时控制，结合加工脉冲转换电路，实现纳秒脉宽电化学加工极间脉冲脉宽、幅值、短路状况、断路状况等的实时监测，研究针对纳秒脉宽电化学加工脉冲实时检测方法及其电路。

一种纳秒脉宽电化学加工脉冲实时检测电路，包括采集与控制电路以及转换电路；

一、转换电路包括：加工及保护支路、电流检测支路、电压检测支路与脉宽检测支路；

所述加工及保护支路包括：工具电极、被加工工件与精密测量电阻R_i；所述电流检测支路包括：电阻R₀₁和电阻R_a1；电压检测支路包括电阻R₀₂和电阻R_a2；所述脉宽检测支路包括：电阻R₁和电阻R_c；其中，R₀₁﹥﹥R_i；R₀₂﹥﹥R_i；R_a1﹥﹥R_i；R_a2﹥﹥R_i；

R₀₁、R₀₂、R_a1、R_a2、R₁与R_c远大于加工及保护支路的其他阻抗值。

脉冲电源的“+”极端连接被加工工件；脉冲电源的“-”极端连接工具电极；

电阻R_i连接在工具电极与脉冲电源的“-”极端之间；电阻R₀₁的一端连接工具电极，另一端连接电阻R_a1，电阻R_a1连接在电阻R₀₁与脉冲电源的“-”极端之间；电阻R₀₂的一端连接脉冲电源的“+”极端，另一端连接电阻R_a2，电阻R_a2连接在电阻R₀₂与脉冲电源的“-”极端之间；电阻R₁的一端连接脉冲电源的“+”极端，另一端连接电阻R_c，电阻R_c连接在电阻R₁与脉冲电源的“-”极端之间；