[发明专利]基于电磁感应原理的多用超声工作态振幅测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于电磁感应原理的多用超声工作态振幅测量方法，包括以下步骤：

（1）将变幅器的上端安装到刀柄内，在变幅器的下端安装工具头，变幅器的中部环绕有内线圈和外线圈，外线圈通过支架固定，夹紧支臂的水平段夹持被测量的工具头，夹紧支臂的竖直段下端的导体棒位于永磁体中，永磁体、内线圈和刀柄通过保持架固定在一起，使工具头、夹紧支臂、导体棒、永磁铁，内线圈与刀柄一同随主轴同步旋转；

（2）调节保持架位置，使导体棒位于永磁铁均匀磁场处，夹紧支臂的竖直段的两个金属导轨上端不在磁场内，调节外线圈位置，使内线圈、外线圈同轴；

（3）内线圈两端接线口与金属导轨上端由连接线相连，用导线连接外线圈、放大电路、示波器；

（4）接通超声振动系统电源，加工稳定时，测量计算结果：动生电动势E₁=BLV，永磁铁的磁感应强度B及导体棒长度L一定，电动势E₁与超声频率下的振动速度成正比，内外线圈互感E₂=ΨE₁，Ψ由内外线圈的相对位置及匝数唯一确定，由示波器输出放大k倍后kE₂的电压波形，可知导体棒切割磁感线的速度V的变化规律，取n个周期时间内速度的绝对值进行积分计算，计算平均值为a，即得工具头的振幅为a/2；

所述夹紧支臂包括水平段和竖直段，呈L型，水平段由两条绝缘导轨组成，竖直段为金属导轨，水平段左端通过夹头夹紧工具头，竖直段为两个金属导轨，其下端连接导体棒；

所述外线圈和内线圈位于同一水平高度且保持同轴设置，以使内线圈产生的磁感线全部通过外线圈，增大无线传输效率；

变幅器包括压电陶瓷、换能器和变幅杆，并且，变幅杆设置有上圆柱段、法兰盘、圆锥段和下圆柱段。

2.根据权利要求1所述的基于电磁感应原理的多用超声工作态振幅测量方法，其特征在于：所述保持架与夹紧支臂在主轴高速旋转下，刚度能达到使用要求；所述金属导轨、导体棒、永磁铁外设置有外壳，以防止切削液对测量产生影响，且永磁铁最下端距离工具头工作面足够远。

3.一种基于电磁感应原理的多用超声工作态振幅测量装置，包括变幅器，所述变幅器上端安装在刀柄中，所述变幅器的下端安装有工具头，其特征是：所述变幅器的中部环绕有内线圈和外线圈，所述外线圈通过支架固定，夹紧支臂的水平段夹持被测量的所述工具头，所述夹紧支臂的竖直段下端的导体棒位于永磁体中，所述永磁体、内线圈和刀柄通过保持架固定在一起，使工具头、夹紧支臂、导体棒、永磁铁，内线圈与刀柄一同随主轴同步旋转；内线圈两端接线口与金属导轨上端由连接线相连，用导线连接外线圈、放大电路、示波器；所述工具头发生超声频率振动时，振动速度大，所述导体棒快速切割磁感线产生感应电动势及感应电流，电信号传递至内线圈，所述内线圈和外线圈互感，放大电路将信号放大，由示波器输出电压波形，由电压波形图可知导体棒的速度图像，经积分计算后可得工作状态下工具头的振幅；

所述夹紧支臂包括水平段和竖直段，呈L型，水平段由两条绝缘导轨组成，竖直段为金属导轨，水平段左端通过夹头夹紧工具头，竖直段为两个金属导轨，其下端连接导体棒；

所述外线圈和内线圈位于同一水平高度且保持同轴设置，以使内线圈产生的磁感线全部通过外线圈，增大无线传输效率；

变幅器包括压电陶瓷、换能器和变幅杆，并且，变幅杆设置有上圆柱段、法兰盘、圆锥段和下圆柱段；所述工具头是超声辅助加工中的铣刀、钻头、磨头。

4.根据权利要求3所述的基于电磁感应原理的多用超声工作态振幅测量装置，其特征在于：所述保持架与夹紧支臂在主轴高速旋转下，刚度能达到使用要求；所述金属导轨、导体棒、永磁铁外设置有外壳，以防止切削液对测量产生影响，且永磁铁最下端距离工具头工作面足够远。