[发明专利]用于铝合金焊接气孔缺陷检测的电弧光谱传感器及方法

说明书

本发明涉及一种用于铝合金焊接气孔缺陷检测的电弧光谱传感器及方法，其中电弧光谱传感器包括：光束采集模块、不透光的壳体、设于壳体内的减光模块、准直模块、分光模块、聚焦模块和光电信号转换模块，光束采集模块包括采样光纤和光纤适配器，采样光纤的一端固定至采样点附近，另一端通过光纤适配器连接至减光模块输入端的光路；采集的激光经由减光模块减光后，经由准直模块投射至分光模块，由分光模块分光后经由聚焦模块聚焦，之后投射在光电信号转换模块上，光电信号转换模块获得不同波长的光强信号。与现有技术相比，本发明设计了一种定制的光谱传感器，用于焊接气孔缺陷检测，相比于现有的光谱仪的，成本更为低廉，使用更为简单便捷。

技术领域

本发明涉及一种电弧光谱传感器，尤其是涉及一种用于铝合金焊接气孔缺陷检测的电弧光谱传感器及方法。

背景技术

铝合金在焊接时会产生气孔等缺陷，目前铝合金检测方法有无损检测和破坏性试验。其中无损检测主要有外观检测、射线探伤以及渗透检溅破坏性检测等。

其中，无损检测中一种效果比较好的方式是通过光谱分析，光谱线是原子中的电子从高能级向低能级跃迁时辐射产生的，氢元素在可见光波段(300nm-800nm)内有三条较为明显的特征谱线，分别为434.05nm、486.14nm、656.28nm，查询HI谱线的光学参数后可知，波长为656.28nm的氢原子(HI)谱线的相对强度明显强于波长为434.04nm和486.14nm的谱线，结合之前的分析，可以选定氢原子(HI)656.28nm的谱线强度来表征焊接过程中电弧气氛的氢元素含量。但在实际的铝合金焊接过程中，HI谱线信息会受到其他非氢因素的干扰(如其他焊接参数)，故对于任意一条强度变化的氢谱线，我们无法判断谱线强度的变化是由电弧氛围中氢元素含量的变化导致还是由焊接参数产生的背景连续谱变化导致。针对这个问题，可以利用HI656.28nm谱线强度和离它最近的氩原子谱线ArI641.63nm谱线强度的比值IH/IAr可以有效的去除由焊接参数产生的背景连续谱变化对光谱信息产生的影响。所以，可用氢氩原子谱线强度的比值IH/IAr来表征焊接过程中电弧气氛的氢元素含量，从而实现对铝合金焊接氢气孔缺陷的检测。

目前，该种方式都是采用通用型光谱仪进行，虽然光谱仪分辨率和灵敏度都很高，可以满足铝合金交流TIG焊接时光谱信号实时采集的要求，但这样的光谱仪普遍对焊接过程中光谱采集的需求没有针对性，使用过程的部署过程复杂，并且价格昂贵。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于铝合金焊接气孔缺陷检测的电弧光谱传感器及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于铝合金焊接气孔缺陷检测的电弧光谱传感器，包括光束采集模块、不透光的壳体、设于壳体内的减光模块、准直模块、分光模块、聚焦模块和光电信号转换模块，所述光束采集模块包括采样光纤和光纤适配器，所述壳体上设有第一接口，所述采样光纤的一端固定至采样点附近，另一端通过光纤适配器连接至所述第一接口形成至减光模块输入端的光路，所述减光模块的光线输出端朝向准直模块的输入端，所述准直模块的输出端朝向分光模块的输入端，所述分光模块的输出端朝向聚焦模块的输入端，所述聚焦模块的输出端朝向光电信号转换模块形成自减光模块依次至准直模块、分光模块、聚焦模块和光电信号转换模块的光路；

采集的激光经由减光模块减光后，经由准直模块投射至分光模块，由分光模块分光后经由聚焦模块聚焦，之后投射在光电信号转换模块上，所述光电信号转换模块获得不同波长的光强信号。

所述壳体包括外壳(1)和盖板(21)，所述外壳(1)和盖板(21)扣合后外部作喷漆处理。