[发明专利]电子束流截面功率密度分布信号的尺度标定方法

说明书

一、技术领域

本发明属于电子束流加工技术领域，特别是一种电子束流截面功率密度分布信号的尺度标定方法。

二、背景技术

电子束焊接是一种高功率密度的焊接方法，具有热影响区小、焊缝深宽比大、焊接变形小、真空中焊缝的化学成分纯净等特点。电子束焊接适合于难熔和热敏感性材料的焊接，穿透及深度焊接，精密焊接等有特殊要求的焊接。对于电子束焊接，为研究电子枪的理论设计与实际的差异，电子枪供电系统的稳定度与真空度变化等因素对电子束斑点直径与功率密度分布的影响，以及束斑尺寸与位置对焊缝成形的影响，需要精确地研究束流的特性，定量地测得电子束焦点的位置、直径及束流功率密度的分布等束流的品质特征。

由于电子束焊接环境具有高电磁干扰的特点，使采集到的电子束流截面功率密度分布信号夹杂有噪声，而且采集到的原始电子束流截面功率密度分布信号是时域信号，没有空间位置信息，目前还没有对电子束流截面功率密度分布信号进行处理和尺度标定的合理方法，无法将采集的原始时域信号与电子束流截面功率密度分布数据进行转换。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种合理、高效的电子束流截面功率密度分布信号处理方法，实现电子束流功率密度分布信号的自动分割标定，完成原始时域信号与电子束流功率密度截面分布数据之间的转换。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种电子束流截面功率密度分布信号的尺度标定方法，首先建立三维坐标系XYZ，其中XOY平行于传感器的上表面，测试开始后，电子束流在偏转线圈的驱动下高速周期性偏转扫描于传感器上表面，令电子束流沿Y轴方向作锯齿状路径扫描，电子束流在偏摆扫描过程中进入小孔的电流被传感器收集，收集的电流信号经过转换被高速采集卡采集，对高速采集卡采集到的信号进行信号处理，具体步骤如下：

步骤1，设置高速采集卡的采集模式和触发源：将高速采集卡设置成后置触发采集模式，并将高速采集卡的触发源设置为外部数字量触发源；

步骤2，信号采集和预分割：对高速采集卡采集到的连续信号进行预分割，预分割后的信号段分别对应电子束流在传感器上的运动周期；

步骤3，信号中值滤波：对预分割后的信号进行中值滤波处理，滤除原始信号中的噪声；

步骤4，信号阈值分割：将滤波后的信号序列投影到XOZ平面，根据信号强度阈值进行自动阈值分割；

步骤5，空间尺度标定：对阈值分割后的电子束流截面功率密度分布信号进行空间尺度标定。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：（1）剔除了多余的边缘数据，减小存储空间，计算量小，占用系统资源少，方便后续的计算机多维重构显示；（2）只采用奇数信号序列，避免整个空间数据点的错位；（3）完全参数化设置，操作简便，能够高效完成电子束流截面功率密度分布信号的处理。

四、附图说明

图1是本发明电子束流的传感采集装置示意图。

图2是本发明信号预分割的示意图。

图3是本发明中值滤波的示意图，其中(a)为原始含噪声信号，(b)为中值滤波后的信号。

图4是本发明信号阈值分割示意图。

图中1电子束流，2偏转线圈，3传感器，4小孔，5控制器，6高速采集卡。

五、具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做出进一步详细说明。

结合图1，本发明电子束流截面功率密度分布信号的尺度标定方法，首先建立三维坐标系XYZ，其中XOY平行于传感器3的上表面，测试开始后，电子束流1在偏转线圈2的驱动下高速周期性偏转扫描于传感器3上表面，令电子束流1沿Y轴方向作锯齿状路径扫描，电子束流1在偏摆扫描过程中进入小孔4的电流被传感器3收集，收集的电流信号经过转换被高速采集卡6采集，对高速采集卡6采集到的信号进行信号处理，具体步骤如下：

步骤1，设置高速采集卡6的采集模式和触发源：将高速采集卡6设置成后置触发采集模式，并将高速采集卡6的触发源设置为外部数字量触发源；所述高速采集卡6的触发源和偏转扫描控制信号的触发源为同一个外部数字量触发源，且电子束流的空间位置和采样信号同步。