[发明专利]一种甚高频电火花加工放电状态检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种甚高频电火花加工放电状态检测装置及方法，涉及电火花加工领域，其技术方案要点是：分压整流模块将甚高频极间交流电压脉冲信号分压至合适范围，并整流为单向甚高频脉冲信号；射频滤波模块，用将单向甚高频脉冲信号转换为平滑的直流信号；隔离运放模块将射频模拟端与数据采集端隔离；数据采集模块将平滑模拟信号转换为数字量后传输给状态判断模块；状态判断模块读取模数转换数值，并依据放电状态判断方法对开路、正常放电状态、短路状态进行判别，同时对放电区间进行细分量化处理。本发明通过实现甚高频放电加工过程中的准确、实时放电状态检测，同时实现了放电区间的细分量化处理；其检测灵敏度高、无滞后性、实时性强。

技术领域

本发明涉及电火花加工领域，更具体地说，它涉及一种甚高频电火花加工放电状态检测装置及方法。

背景技术

甚高频脉冲电源不同于传统的独立晶体管式或RC充放电式电源，属于一种新型的电火花加工电源，其放电频率可以达到甚高频(30MHz～300MHz)级别,波形为标准正弦波，脉冲宽度压缩至几纳秒，已经有研究证明：相对于传统电源，甚高频电源的加工表面质量有显著提高，重铸层、热影响区以及微裂纹等表面缺陷有显著改善。

放电状态检测是电火花脉冲电源中的关键技术，是实现高效、精密放电加工的保障。现有的电火花加工放电状态检测技术应用于传统的低频、单向放电加工，最高频率不超过10MHz，无法应用于甚高频放电加工中的状态检测，其主要原因是传统的平均电压法不能用于交流脉冲，而基于高速信号采样的数字处理方法对采样系统的要求过高，极大的增加了硬件及软件的开发难度与成本。

因此，如何研究设计一种可靠并易于实现的甚高频电火花加工放电状态检测装置及方法是我们目前急需解决的问题，保证甚高频放电加工方法的工程化应用。

发明内容

为解决现有电加工放电状态检测方法只能用于单向、低频放电加工以及系统复杂难以实现的问题，本发明的目的是提供一种甚高频电火花加工放电状态检测装置及方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种甚高频电火花加工放电状态检测装置，包括依次级联的甚高频脉冲源、分压整流模块、射频滤波模块、隔离运放模块、数据采集模块、状态判断单元；其中，

甚高频脉冲源，用于输出30MHz-300MHz的甚高频极间交流电压脉冲信号；

分压整流模块，用于将甚高频极间交流电压脉冲信号分压至合适范围，并整流为单向甚高频脉冲信号；

射频滤波模块，用于将单向甚高频脉冲信号转换为平滑的直流信号；

隔离运放模块，用于将射频模拟端与数据采集端隔离，以减小干扰来提高采样精度，并将直流信号隔离转换输入至数据采集模块；

数据采集模块，用于将平滑模拟信号转换为数字量后传输给状态判断模块；

状态判断模块，用于读取模数转换数值，并依据放电状态判断方法对开路、正常放电状态、短路状态进行判别，同时对放电区间进行细分量化处理。

进一步的，所述分压整流模块包括分压元件F1、分压元件F2、分压元件F3以及整流元件Z；分压元件F1、分压元件F2、分压元件F3依次串联后，一端与甚高频脉冲源的电极端连接，另一端与甚高频脉冲源的工件端连接；整流元件Z与分压元件F2并联后，整流元件Z的两端与射频滤波模块连接，整流元件Z的A端连接于分压元件F1和分压元件F2的连接点，整流元件Z的B端连接于分压元件F3和分压元件F2的连接点；施加于电极端与工件端之间的甚高频极间交流电压脉冲信号经过分压元件F1、分压元件F2、分压元件F3后，在分压元件F2两端得到降压正弦波，再经过整流元件Z的整流后形成单向甚高频脉冲信号。