基于ACFM技術(shù)焊縫跟蹤傳感器的磁場(chǎng)建模和信號(hào)處理.pdf

1、隨著焊接成形技術(shù)對(duì)機(jī)械制造業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的滲透,發(fā)展和應(yīng)用新型焊接自動(dòng)化技術(shù)將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起到巨大的作用,而焊縫跟蹤技術(shù)正是焊接自動(dòng)化研究的一個(gè)重要方面。針對(duì)工程常用的窄間隙I型對(duì)接坡口焊縫缺乏穩(wěn)定有效的跟蹤方法這一難題,結(jié)合交變磁場(chǎng)測(cè)量(ACFM)技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的成熟應(yīng)用,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種基于ACFM原理的新型電磁傳感器應(yīng)用于焊縫跟蹤。
　　本文通過(guò)傳感器的空間磁場(chǎng)建模,重點(diǎn)研究由工件焊縫引起的磁場(chǎng)畸變信號(hào)與焊縫位置之間的內(nèi)在聯(lián)系;

2、并根據(jù)磁場(chǎng)信號(hào)低信噪比的特點(diǎn)以及焊接環(huán)境要求設(shè)計(jì)信號(hào)處理電路精確提取所需信號(hào),同時(shí)對(duì)部分電路進(jìn)行仿真優(yōu)化。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)對(duì)交變磁場(chǎng)焊縫跟蹤傳感器的基礎(chǔ)理論和可行性進(jìn)行研究。分析了ACFM技術(shù)的基本原理和工作過(guò)程,在此基礎(chǔ)上建立了空間磁場(chǎng)簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型,完成了三維空間各個(gè)方向磁感應(yīng)強(qiáng)度理論計(jì)算;研究了沿焊縫長(zhǎng)度方向同一水平面上各點(diǎn)的磁場(chǎng)分布規(guī)律,以完成對(duì)焊縫起止點(diǎn)位置信息的獲取;研究了垂直焊縫方向一定區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)分布規(guī)

3、律,以完成對(duì)焊縫左右偏差方向和幅度信息的獲取,并采用數(shù)值分析方法對(duì)分布曲線進(jìn)行擬合,確定磁場(chǎng)強(qiáng)度和焊縫位置信息兩者之間的近似函數(shù)關(guān)系;最終設(shè)計(jì)了焊縫跟蹤傳感器采集磁場(chǎng)畸變信號(hào)的工作流程圖。
　　(2)設(shè)計(jì)了以前置差分放大、50Hz工頻陷波、高階無(wú)漂移低通濾波為主的信號(hào)處理電路,并對(duì)其進(jìn)行MATLAB仿真分析;鑒于模擬陷波器無(wú)法濾除殘留工頻諧波噪聲,設(shè)計(jì)了阻帶選擇性高和信號(hào)失真度小的整系數(shù)多阻帶帶阻數(shù)字濾波器;針對(duì)復(fù)雜惡劣的焊接環(huán)境