GMA焊接烟尘光电检测系统的研究

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1、摘要焊接在制造业中发挥着越来越重要的作用。然而，电弧焊烟尘对人体健康和环境有严重的影响，不同粒度的烟尘对人体的影响是不一样的。因此，本课题从我国应用日益广泛的气体保护焊入手，设计新的诊断系统分析了GMA焊接工艺参数对焊接烟尘粒度的影响。传统的测量烟尘粒度的方法是离线测量，这种测量存在效率低、破坏烟尘的整体形貌、测量粒度分布范围相对较窄等缺点。本实验设计了基于激光散射理论的具有较高时空分辨率的激光光电检测系统。光电检测系统除了不干扰、不接触流场和粒子场外，还具有测量的粒子尺寸范围宽、光电转换响应时间短、分辨能力较高等优点。氦氖激光器作为激光光源，其输出激光

2、波长623．8rim，具有方向性强、单色性好、相干性强等特点。采用两根多模石英光纤形成激光光路，把光学信号最终传输到光谱仪中，得到焊接烟尘的光电本征信号。采集时，光电信息中含有大量的干扰成分，严重影响对本征信号的提取。可以通过制定比较严格的操作规范减弱干扰信号。通过光纤把激光从平行于焊枪的方向照射到焊接烟尘的层流区，激光穿过烟尘时由于烟尘气溶胶粒子对激光的吸收、散射、衍射等作用会造成能量损耗，透射后的激光穿过小孔滤去干涉光后被光谱仪接受。提取光谱信号，得出焊接前后光强损失，建立数学模型分析焊接参数对烟尘的颗粒度的影响规律。选用实芯焊丝的颗粒过渡、射流过渡

3、和脉冲过渡三种熔滴过渡方式，采用光纤型准光弹性散射颗粒粒度测试仪和光散射法两种测量方法测量焊接烟尘的颗粒粒度，对其结果进行比较。在实验条件下，颗粒过渡中粒径较大，电流为190A时的烟尘粒度最大，对激光光强影响最强烈，粒径大小和烟尘浓度是影响消光度的主要因素；射流过渡和脉冲过渡的烟尘粒径较小，粒径大小是影响消光度的主要因素。离线测量和设计的在线测量数据吻合。关键词：GMAW；光电检测；焊接烟尘；粒度；散射理论ABSTRACTWeldingisplayingallincreasinglyimportantroleinthemanufacturingsecto

4、r．However)arcweldingfumeshasaseriouslyeffectonhumanhealthandenvironment，So，thisresearchanalysisedoftheGMAweldingparametersontheeffectsofweldingfumeparticlesizewiththenewdesignofthediagnosticsystem．Thetraditionalmethodofmeasuringdustparticlesizeisoff-lineme删emem，thismeasurememhave

5、someweakpoints，forexample，lowefficiency,theoveralldestructionofsootmorphologyisdistroied，therangeofparticlesizedistributionmeasurememsisnarrowandSOOn．Basedonlaserscatteringtheory,thisexperimentdesignedphotoelectricdetectionsystemwhichhavehighspatialandtemporalresolution．photoelec

6、tricdetectionsystemhavesomestrongpoints，includingnon-interference，non-contactparticleflowfieldandoff-site，alsohasthewiderrangeofparticlesizemeasurement．photoelectricconversiontimeisshorter,resolvingpower．ishigherWiththeopticalfiberthelaserisexposuretothelaminarflowarea，thedirecti

7、onoflaserparalleltotheweldingtorch．whenlaserthroughthefumethelumenoutputwillbeweakedasaresultofdustparticlesonthelaserabsorption,scattering，diffraction。thelaseraftertransmissionthroughtheleastsquareseliminatetheeffectsoflightinterference．thenextractspectralsignalsobtainedtocalcul

8、atethelightintensitylossofweldingbackand