[发明专利]高效型切削力测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械工程领域，具体是一种切削力测试仪。

背景技术

机械工程领域的切削力测试仪，其采样频率也可以变化，但由于其采用电网供电，本地数据采集方式，且切削力信号的频率较高，切削力也是动态信号，其频率成分复杂，主要为低频成分，也可能存在一些不能忽略的高次谐波成分。动态信号的精确采集需要通过滤波将信号的频带截断，以将信号转变成有效的带宽，防止出现混频失真的问题。目前切削力的测量方法主要采用固化截止频率和采样频率的方式，由于切削力的频率成分的不确定性，截止频率都采用通用的高频，这种方式保留的信号成分较多，但遵照采样定理，要精确地测量到信号，采样频率至少需要为截止频率的两倍，若采样频率设置得较低，则违背测试理论，测试结果可能失真，若采样频率设置得较高，则单位时间内的采样次数过多，电能消耗过快，若采样太频繁，将造成锂电池所蓄电能快速耗尽。

发明内容

本发明提供一种测量精准的高效型切削力测试仪。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

高效型切削力测试仪，其特征在于：它主要由切削力传感器、信号调理电路单元、采样保持电路单元、A/D转换器、单片机、存储单元、键盘和电源电路单元组成，所述切削力传感器感知到切削力信号并输出与切削力大小相对应的微弱电压，经过信号调理电路单元中的放大器放大成较强的电压，放大器输出的较强电压经过信号调理电路单元中的低通滤波器滤波后变成低频电压信号，低频电压信号经过采样保持电路单元中采样保持电路的采样保持后变成离散信号，离散信号经A/D转换器后变成数字信号，该数字信号即为所采集的数据，所述单片机将该数据存储到存储单元中；电源电路单元包括锂电池和电源适配器，锂电池通过电源适配器给整个切削力测试仪提供电源；键盘将采样频率设置信息和采样命令传送给单片机，单片机将接收到的所设置的采样频率值的1/2作为截止频率值，并保存该采样频率和截止频率值；单片机接收到采样命令后，则按照所保存的截止频率值产生低通滤波器的截止频率控制信号，该控制信号用以控制信号调理电路单元中的低通滤波器，并按照所保存的采样频率值产生采样开关通断控制信号，该信号控制采样保持电路单元中的采样开关；还包括无线传输电路单元，无线传输电路单元通过串行接口与单片机电连接；所述单片机从存储单元中读出采集的数据并经过无线传输电路单元转发给陆地采集人员；所述切削力传感器采用6～10吨的切削力传感器；所述A/D转换器采用转换位数大于14位的A/D转换器；所述无线传输电路单元的传输距离为10km 以上；所述采样保持电路单元中，采样开关的有效通断频率大于40Hz；所述信号调理电路单元中，低通滤波器的最大有效截止频率大于等于10Hz；所述采样频率的设置范围为20～80Hz；所述低通滤波器采用MAX291CPA型低通滤波器，所述采样保持电路单元采用Philips公司生产的LF398型采样保持电路单元，LF398型采样保持电路单元内集成了采样保持电路和采样开关，放大后的切削力电压信号输入到MAX291CPA型低通滤波器的IN引脚，经过低通滤波后从MAX291CPA型低通滤波器的OUT引脚输出，用MAX291CPA型低通滤波器的外部时钟控制其截止频率。

本发明的有益效果：在保证采样精度的前提下，动态改变采样频率和低通滤波截止频率，从而使得科研人员可以针对不同波浪情况和不同研究目标的需要灵活采集切削力；采用键盘方式和无线传输两种方式输入命令，可同时满足现场采样和远程采样的需要。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明切削力测试仪的结构示意图。

图中：1、切削力传感器；2、信号调理电路单元；3、采样保持电路单元；4、A/D转换器；5、单片机；6、存储单元；7、键盘；8、显示器；9、无线传输电路单元；10、电源电路单元；11、锂电池；12、电源适配器；13、放大器；14、低通滤波器；15、串行接口；16、采样保持电路；17、采样开关。

具体实施方式