[实用新型]高压干法水下GMAW焊接电弧声测试与分析系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及弧焊过程监控与焊接质量评定技术领域，尤其涉及一种高压干法水下GMAW焊接电弧声测试与分析系统。

背景技术

高压干法水下GMAW(熔化极气体保护焊)焊接由于其高效、低廉和广泛的适应性，是海洋结构物、核电堆内构件等水下环境焊接作业的主要发展方向。目前用于水下GMAW焊接过程监控的信号主要为焊接电流、电弧电压等信号。焊接电弧声是焊接过程中产生的一种非平稳随机信号，其蕴含丰富的电弧信息，与熔滴过渡方式、电弧稳定性以及焊接质量都有着密切的联系，并且电弧声采集设备简单、受水下环境压力等恶劣环境的影响较小，完全可以作为高压干法水下GMAW焊接过程监控的一种新方法。

国内对于电弧声技术的研究目前相对较少，主要的包括：1)兰州理工大学樊丁教授研究团队对电弧声的产生机理、电弧声与飞溅、电信号以及与熔滴过渡之间的相关性进行了研究，主要针对CO₂焊接、脉冲MIG铝合金焊接等焊接过程的电弧声进行了采集和分析，并将小波分析技术、神经网络技术等应用于电弧声与焊接质量的预测，为电弧声测试技术的应用奠定了基础。2)哈尔滨理工大学刘立君教授科研团队在进行管道焊接工艺研究的过程中对管道MIG焊接电弧声信号进行了采集并对其特征和声道形成机理进行了深入研究。研究了电弧声与焊接熔透性对应关系，得出利用焊接电弧声可以对管道焊接进行在线监测具有可行性。

从上述焊接过程电弧声的研究来看，关于焊接过程电弧声的测试与分析技术主要集中在常压环境下的弧焊过程中。对于高气压环境下的电弧声测试与分析技术尚处空白阶段。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高压干法水下GMAW焊接电弧声测试与分析系统，具有可靠、耐用、操作简便、应用性强的优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高压干法水下GMAW焊接电弧声测试与分析系统，包括：高压焊接实验舱、焊接实验平台、驻极体传声器、前置放大器、信号分析仪、抗混叠滤波模块、数据采集卡与工控机；其中：

焊接实验平台、驻极体传声器、前置放大器设置在高压焊接实验舱中，驻极体传声器指向焊接实验平台上的焊接电弧，并保持距离不变，该驻极体传声器的输出端与前置放大器相连；

该前置放大器、信号分析仪、抗混叠滤波模块、数据采集卡与工控机依次连接。

进一步的，所述前置放大器与信号分析仪之间通过BNC线缆相连。

进一步的，该系统还包括：采用采用金属网状结构的传声器保护装置，其设置于焊接实验平台与驻极体传声器之间。

进一步的，该系统还包括：与焊接实验平台相连的焊接电源。

进一步的，该系统还包括：设置于高压焊接实验舱中的传声器校准系统，对驻极体传声器进行校准时，将驻极体传声器前端咪头置于传声器校准系统的耦合腔内。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，高压焊接实验舱内设有高压干法水下焊接装置、传声器保护装置、驻极体传声器、传声器校准系统，高压焊接实验舱外设有焊接电源、信号分析仪、抗混叠滤波器、数据采集卡、工控机，其性能可靠、操作安全方便、应用性强，为高压干法水下GMAW焊接电弧声测试与分析提供了一个良好的采集与分析平台，进而为实现焊接过程监控与质量评定提供了一种新方法。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的高压干法水下GMAW焊接电弧声测试与分析系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的电弧声原始时域波形图；

图3为本实用新型提供的小波降噪后的电弧声时域波形图；

图4为本实用新型提供的快速傅立叶变换获得的电弧声频域波形图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例