液压支架推移千斤顶位移超声波检测技术研究

液压支架推移千斤顶位移超声波检测技术研究朱军、曾明胜2，王正良2，赵四海2，李杰2（1煤炭科学研究总院北京开采研究所，北京1000132.中国矿业大学北京校区，北京10⑴83）超声波探头，经由~间隔后超声波回波至接收电路，接收电路经转换后输出一个脉宽为~的电平信号，这个脉宽经控制门与单片机系统转换成频率信号，度信号A/D转换器读入单片机的内存。脉宽信号、压力信号和温度信号经单片机数据处理后转换成与推移千斤顶位移对应的数字信号，由液晶显示器读数，同时这个位移数字信号可方便地按串行方式与计算机监测控制提供了便利的条3超声波传感器超声波传感器实质上是一种可逆的换能器，它将电振荡的能量转变为机械振荡，形成超声波，或者由超声波能量转变为电振荡。这样超声波可分为发送器和接收器，发送器是将电能转变为超声波，而接收器则相反，将接收超声波的能量转变为电能。目前应用于超声波传感器的材料主要有压电材料（电致伸缩）和磁致伸缩材料两类。压电材料有石英（Si2）、钛酸钡（BaTi3）、锆钛酸铅（PZT）、偏铌酸铅（PbNb26）等，它具有可逆性，可以制成超声波发送器和接收器。磁致伸缩材料有镍、铁铝合金。在检测技术中一般采用压电型超声波换能器，将脉冲交流电压施加在压电元件上，压电元件就产生并向介质发射超声波，反过来压电元件又可接收来自介质的超声波，并转换成电信号。本技术采用PZT材料作超声波换能器。压电晶片做成圆板形，压电晶片的两面敷有银层，作为导电电极，压电元件的底面接地线，上面接导线至电路。超声波换能器的自然频率与压电晶片的厚度成反比，对于选用的PZT压电晶片，计算公式为电晶片厚度，m.超声波换能器的频率越高，指向性越分辨率越高，同时超声波的衰减也越大（与fo2成正比）从制造成本来看，频率越低所需压电晶片越厚，所以频率越高越经济。如何正确选用超声波换能器的频率对于测量的成败起到关键作用。对于本技术来说，检测对象为乳化液，经过试验比较，选用超声波换能器的固有频率为2.5MHz.4样机试验样机制成后进行了一系列试验，试验系统如所示，示波器用于观察全部波形，磁带记录仪记录全部波形信号，并转至微机进行数据处理，最终从打印机得到试验结果。不同位移下的频率信号测试曲线，如所示。测试过程中发现有一个盲区，在盲区内收不到回波，频率fsc1kHz，盲区宽度小于20mm软件设置中规定收不到回波判断为fsc1kHz，即位移为0.水和乳化液在浓度一定的条件下，声波将随着温度的变化而变化，以常温20°C时定为1，从0~100°C范围将产生±6%的误差，编程时把这一特性列于EPROM内存，根据所测温度进行误差修正。修正时先按温度值求得误差系数，例如10°C时，误差系数为0.972则即对原温度值乘以系数进行误差修正。对于压力来说，液压支架工作在较高的压力下，高压为31.5MPa，低压为2.8MPa左右，所以一般介质的气泡等对声速的影响不大，这次试验对压力信号的影响暂不考虑。5结论利用超声波技术检测推移千斤顶位移，理超声波检测推移千斤顶位移通过温度补偿后精度可达0.1%~0.9%；超声波传感器可安装在缸体端盖外表面上，这一点比差动变压器式位移传感器等优越得多；本文研制的超声波传感器，温度补偿方法等技术为开发其它类型的超声波检测仪器提供了依据，应用前景广阔。转载请注明出处，谢谢。升降机