溶接プロセス中超音波溶接機、音響システムに入力される電気信号の変化が速く、周波数変動範囲が広い。測定速度と精度を向上させるために、まず応答速度の速いチップを選択し、チップの周辺回路の部品とフィルタリンクの時定数を0.2ms未満に制御します。 、システムの合計応答時間が2ミリ秒未満であることを保証し、急速に変化する電気信号を検出するという要求を満たします。システムの広い周波数帯域の振幅と周波数特性の要件を確保するために、寄生インダクタンスと寄生容量が最小限に抑えられた、高精度で安定性の高いRCKタイプの抵抗器が選択されています。オペアンプ コンポーネントは、開ループ倍率が 10 を超え、閉ループ倍率が 10 未満になるように選択する必要があります。このようにして、0 ~ 20 kHz ±3 kHz で平坦な振幅-周波数曲線を得ることができます。以下は、各機能モジュールの簡単な説明です。
1.1 電圧実効値の Vrms 測定
このホワイトペーパーで開発されたテスト機器は、RMS が 0 ~ 1 000 V、周波数が 20 kHz±3 kHz の歪みのある正弦波電圧信号を測定できます。入力電圧を信号で抽出し、RMS 値を AC/DC に変換し、2 つの出力チャネルに比例的に調整します。1 つのチャネルは、テスターのフロント パネルの 3 ビット セミデジタル メーター ヘッドに供給され、0 ～ 1 000 V 電圧の RMS 値を直接表示します。もう 1 つは、テスターの背面パネルから 0 ~ 10 V のアナログ電圧信号を出力し、コンピューターによるデータの取得と分析を行います。
電圧信号は、電圧トランス、ホール素子センサー、または光電変換デバイスによって抽出できます。これらの方法
アイソレーションは良好ですが、20 kHz の電気信号に対してさまざまな程度の波形歪みと追加の位相シフトが発生するため、電力測定と位相角測定の精度を確保することが困難になります。この記事では、電圧信号処理に比例するアンプを使用し、5.1 M Ψ を使用するアンプの入力抵抗を使用します。この側面により、入力信号の減衰、後続の回路の高圧保護が可能になり、結果として、アンプの入力インピーダンスが超音波発生器の信号源抵抗、超音波発生器の動作状態は影響しません。
AD637 は電圧 RMS 測定に使用されます。アップコンバージョン精度が高く、周波数帯域が広く、波形に依存しないAC-DC RMSコンバータです。これは真の RMS コンバーターです。最大誤差は約 1% です。波形係数が 1 ～ 2 の場合、追加のエラーは発生しません。
1.2 実効電流値の測定
今回開発した電流実効値検波回路は、20kHz±3kHz、0～2Aの正弦波歪みを持つ電流信号を検出することができます。図１の超音波発生器の負荷ループに直列に接続された標準的なサンプリング抵抗を採用することによって。1、電流はまずそれに比例した電圧信号に変換されます。サンプリング抵抗は純粋な抵抗デバイスであるため、測定精度を確保するために、電流波形の歪みや追加の位相シフトは発生しません。電流に比例した電圧信号は、RMS AC-DC コンバータ AD637 によってアナログ電圧信号に変換され、デジタル メータヘッドとコンピュータに 2 つの方法で出力されます。変換原理は実効値電圧変換と同じです。
1.3 有効電力の測定
有効電力測定信号は、電圧と電流の RMS 測定モジュールで減衰された電圧と I/V 変換された信号から得られます。電力測定モジュールのコアは、AD534 アナログ乗算器およびフィルター回路です。瞬時電圧が電流フロー乗数で乗算された後、高周波成分がフィルタリングされて実際の有効電力が得られます。
1.4 電流と電圧の位相差測定
超音波トランスデューサの入力電圧と電流の位相差は、入力電圧と電流信号をゼロクロス コンパレータで方形波に整形し、位相差を XOR 論理処理で合成して測定します。電圧と電流の間には位相差があるだけでなく、進みと遅れにも違いがあるため、Ming Yang は進みと遅れの関係を識別するタイミング回路も設計しました。必要な場合は、お問い合わせください。
1.5 周波数測定
周波数測定モジュールはシングル チップ マイクロコンピューター 8051 を採用し、標準水晶周波数を使用して、特定の信号周期での水晶パルス信号カウントを 1 ms 以内に実現でき、周波数は 20 kHz で、誤差は 2 Hz 以下です。周波数測定結果は、16 ビットの 2 進数で出力され、コンピューターの I/O カードに入力され、ソフトウェア プログラミングによって 10 進数の実周波数値に変換されます。
超音波プラスチック溶着は瞬間的かつ圧力の下で完了し、溶着プロセスは、高速、複雑、困難、およびマルチパラメータの影響の特徴を示します。溶接中および溶接後、かなりの応力と変形（溶接残留変形、溶接収縮、溶接反り）が発生し、溶接プロセスで発生する動的応力と溶接残留応力がワークピースの変形と溶接欠陥にも影響します。
また、ワークピース構造の溶接性、脆性破壊強度、疲労強度、降伏強度、振動特性などにも影響します。特に溶接ワークの加工精度と寸法安定性に影響を与えます。溶接熱応力と変形の問題は非常に難しく、先見の明がなければ、溶接機全体の機械的特性に対する溶接の影響を包括的に予測および分析できず、溶接品質を客観的に評価することもできません。同時に、インパクトという重要なデータの多くは、従来の方法では直接測定できません。
投稿時間: 2022 年 10 月 20 日