应用联合时频分析研究CO2焊接过程中的电信号

CO2焊接过程的电弧电压、焊接电流信号蕴含了丰富的焊接信息.利用联合时频分析对CO2焊接过程电信号进行研究,分析了短时傅里叶变换窗函数的选择对谱图的时频集聚性的影响,并选择汉宁窗获得了较好的时频集聚性.为了获得CO2焊接电信号中短路过渡的信息,尝试利用时频分析谱图对焊接试验中采集到的几组焊接电流信号进行分析,研究了其能量分布及熔滴过渡的特征,并利用联合时频分析三维谱图,对采用不同焊接参数获得的电弧电压信号进行对比.结果表明,利用联合时频分析对CO2焊接过程电信号进行分析,能够获得更多的有价值信息,该方法具有较好的研究应用前景.     

Choi-Williams时频分布在CO2焊接电信号检测中的应用

利用二次型时频分析Wigner-Vill分布的改进算法--Choi-Williams(CWD)时频分布研究CO2焊接过程所采集的电弧电压信号,把信号置于时频空间内进行分析,获得相关信号的时频分布图.对于CWD分布的核函数中平滑因子确定前提下的其它四个重要参数,即时窗类型、时窗长度、频窗类型和频窗长度对时频谱图分析效果的影响进行了讨论.进而引入信息熵的概念,并分析了时频分析基于信息熵的参数优化.最后分析了采用最小信息熵的CWD分布参数优化后的一组电弧电压信号时频分布图.结果表明,利用Choi-Williams分布及信息熵最小原则可以描述弧焊电信号的时频分布,并有效抑制交叉项干扰,同时保持较高的时频分辨率.     

焊接电弧信息测试分析系统

以焊接电流、电弧电压、电弧光谱为信息源，开发了一套可进行信号采集、信号处理、信息提取的焊接电弧信息测试分析系统，并可实现同步高速摄影。研制的电弧电压、焊接电流传感器具有良好的强弱电隔离性能，良好的输出信号品质，很好地保护了采集卡及计算机。设计的电弧光谱传感器信噪比高，可得到品质良好的电弧光谱信号。基于Visualbasic语言开发的软件系统可采集多路焊接电弧信号，并可对采集的信号进行瞬时分析和统计分析，以提取有价值的焊接信息。     

CO_2激光-MAG电弧复合焊接工艺参数的优化

采用汉诺威分析仪和高速摄像机采集了CO2激光-MAG电弧复合焊接过程中的电信号和熔滴过渡图像,研究了焊接电流、电弧电压、激光功率等参数对复合焊接瞬时电压和电流信号、电压和电流概率密度分布、熔滴过渡特征和工艺稳定性的影响.结果表明,将汉诺威分析仪和高速相机相结合能提供丰富的焊接电弧物理指数和熔滴过渡形态信息,可为复合焊接...     

焊接检验及其设备

20084248超声键合装置中劈刀稳态振动的试验建模/程宝…//焊接学报.-2008,29(2):40~44利用PSV-400-M2(1.5MHz)高频型扫描式激光多普勒测振仪,对超声键合装置中受正弦激励、超声加载作用下的键合工具(劈刀),在不同松紧度下的稳态振动进行了连续扫描测试。结果表明,当劈刀连接的松紧度发生改变时,其稳态振动表现出不确定性;同一松紧度下振动形态中出现单节点,但不同松紧度下节点出现的位置不同;劈刀末端的速度振幅并不是人们期望的那样是最大。此外,基于弹性梁振动的基本理论对劈刀的稳态振动进行了探讨,得到其振动的近似模型。图11表4参920084249Choi-Williams时频分布在CO2焊接电信号检测中的应用/罗怡…//焊接学报.-2008,29(2):101~103,107利用二次型时频分析Wigner-Vill分布的改进算法———Choi-Williams(CWD)时频分布研究CO2焊接过程所采集的电弧电压信号,把信号置于时频空间内进行分析,获得相关信号的时频分布图。对于CWD分布的核函数中平滑因子确定前提下的其它四个重要参数,即时窗类型、时窗长度、频窗类型和频窗长度对时频谱图分析效...     

焊接检验及其设备

20084248超声键合装置中劈刀稳态振动的试验建模/程宝…//焊接学报.-2008,29(2):40~44利用PSV-400-M2(1.5MHz)高频型扫描式激光多普勒测振仪,对超声键合装置中受正弦激励、超声加载作用下的键合工具(劈刀),在不同松紧度下的稳态振动进行了连续扫描测试。结果表明,当劈刀连接的松紧度发生改变时,其稳态振动表现出不确定性;同一松紧度下振动形态中出现单节点,但不同松紧度下节点出现的位置不同;劈刀末端的速度振幅并不是人们期望的那样是最大。此外,基于弹性梁振动的基本理论对劈刀的稳态振动进行了探讨,得到其振动的近似模型。图11表4参920084249Choi-Williams时频分布在CO2焊接电信号检测中的应用/罗怡…//焊接学报.-2008,29(2):101~103,107利用二次型时频分析Wigner-Vill分布的改进算法———Choi-Williams(CWD)时频分布研究CO2焊接过程所采集的电弧电压信号,把信号置于时频空间内进行分析,获得相关信号的时频分布图。对于CWD分布的核函数中平滑因子确定前提下的其它四个重要参数,即时窗类型、时窗长度、频窗类型和频窗长度对时频谱图分析效...     

CO2焊接过程动态信号的特征分析

利用小波分析方法,对所采集的CO2焊接电流、电弧电压和电弧声波进行了信号降噪处理和奇异点分析,提取不同频率范围的声波能量作为表征焊接过程状态变化的特征向量。采用统计学方法研究了特征值集合与焊接飞溅的相关性,完成了特征集合的评价与降维,为实现焊接过程的在线诊断奠定了基础。     

CO2焊短路过渡过程瞬时能量的波形分析

采用自行研制的焊接电弧动态小波分析仪,对三台弧焊接电源的焊接过程进行了测试分析.试验结果表明,瞬时能量可以综合地反映电流电压对电弧动态性能的影响.起弧时瞬时能量应随电流的上升而迅速达到引弧能量,从而使引弧顺利.在中间焊接过程的熔滴过渡周期中,燃弧的瞬时能量应稳定在基值,短路过渡时陡降至更小值,然后迅速上升完成短路过渡;电弧重燃后瞬时能量再快速地降到基值.收弧时瞬时能量应缓降到零,并且避免严重冲击.分析结果可为焊接电流、电压波形的设计和精细控制提供依据.     

基于电弧声波特征的CO2焊接飞溅预测

在对短路过渡CO2 焊电弧声波信号的时频特征及其与过渡过程、焊接飞溅的相关性分析的基础上 ,利用小波变换的分析方法提取不同频段上的声波能量作为表征飞溅大小的特征向量 ,通过神经网络模型建立特征向量到飞溅量的映射模型 ,从而对CO2 焊接飞溅量的预测。结果表明 ,利用电弧声波信号能够正确地预测焊接飞溅 ,是实现焊接质量在线监控的新途径     

GMAW熔滴过渡过程稳定性自相关分析

检测了熔化极气体保护焊(GMAW)中焊接电流和电弧电压大小等参数特征,利用数字信号分析与处理中的时域自相关特性原理,分析GMAW熔滴过渡过程的稳定性与参数关系,判断焊接电流和电压是否具有周期性.阐述焊接电弧系统中,电流自身、电压自身及电流和电压相互的变化存在相互关联,并对焊接电流和电压信号进行自相关分析,获得信号时域的周期和方差等特征信息,直观地反映出弧焊过程与熔滴过渡过程的稳定性.     

An analysis of the dynamic resistance and the instantaneous energy of the CO2 arc welding process

A self-developed welding dynamic arc wavelet analyzer was adopted to analyze and assess the welding process of two CO2 arc welding machines. The experimental results indicate that the instantaneous energy can reflect the influence of the welding current and voltage on dynamic arc characteristic synthetically. Through calculating and analyzing the instantaneous energy, the energy during arc ignition and short circuit in CO2 welding process can be confirmed rationally, thus the foundation for the accurate design and control of the welding current and voltage can be provided. By reducing the ripple disturbance of the dynamic resistance, avoiding peak current and voltage waveform,and enhancing the transition frequency of short circuit suitably, the stability of the welding arc and the weld appearance can be improved.     

评定CO2电弧焊电源动特性的统计分析法

熔滴短路过渡的CO2焊,其焊接过程的电信号是随机的,并且是各种电弧物理现象丰富信息的载体。对于随机信号采用统计分析方法,便于把信号化为简缩和容易理解的形式,反映整体焊接过程的情况,并提取与实际焊接效果相关的特征信息,用明确的图、表表示出来,据此可望对电源的动特性进行客观的评定。因此,本文阐述了电弧焊统计分析方法的原理,进行了CO2电弧焊电源动特性的试验研究,在此基础的统计特征信息及其特征向量。研究结果表明,当动特性发生变化时,统计特征向量中各特征信息的显著性亦按一定的规律变化,这为根据各统计特征信息的变化评定弧焊电源的动特性奠定了基础。     

基于LabVIEW的焊接过程多信息分析平台

基于焊接多信息同步采集系统,采用LabVIEW图形化语言,以熔化极气保焊的焊接电流、电弧电压、电弧光谱为信号源,构建了包括电信号参数设置、电信号数据分析模块、光信号参数设置与自动选择、光信号数据分析的焊接过程多信息分析平台。可实时显示焊接电流波形、电弧电压波形、电弧辐射光谱等;系统还通过数据分析处理得到U-I相图、焊接电流和电弧电压概率密度、短路时间频次图、电弧辐射光强与波长对应图、计算焊接温度的玻尔兹曼图等,通过上述信息分析,检测电弧状态和信息,可用于焊接过程诊断和焊接电弧物理研究等。     

基于短路时间频数分布图定量分析的CO2弧焊稳定性评价方法

研究了基于短路时间频数分布图定量分析的稳定性评价方法.以正态概率密度函数对频数分布图进行拟合,求解出正态概率密度函数的峰值高度并多次计算,得出更为可靠的峰值高度均值,以此作为量化频数分布集中程度的指标.为了验证该方法的有效性,进行了CO2电弧焊实测评定试验.采集具有代表性的焊接过程的电压电流信号.先以人工方式评价其稳定性的好坏,然后使用文中方法逐一计算每个焊接过程的稳定性量化指标.经对照该方法与人工定性方法结果一致,可有效实现CO2弧焊过程稳定性的客观化评价.     

管道MIG焊双通道电弧声信号采集与特征分析

对管道MIG焊双通道信号采集和特征分析做了初步研究．因管道其内部是一个相对狭小密闭的空间,回声的干扰相对较大,经过对采集的双通道电弧声信号进行ICA信号分离,对分离后的信号做小波降噪处理,信噪比得到明显提高．对降噪后的信号从时域、频域和时频域角度,综合分析管内和管外电弧声信号与焊缝熔透状态之间的内在相关性,发现电弧声信号能量及其频谱特性与熔透状态高度相关,焊接过程中信号能量幅值随熔透增大而增大,为后续利用电弧声信号来控制焊接质量提供了基础．     

CO2焊短路过渡过程缩颈信息的小波提取

在CO2气体保护焊过程中，利用表面张力过渡方法解决焊接过程中的飞溅问题时，准确地提取缩颈形成时刻这一信息是非常关键的。在缩颈形成的瞬间，电弧电压曲线先出现一个上凹的拐点，然后再急剧上升。若能从电弧电压信号中提取出拐点发生时突变的信息，则可望提取到缩颈发生的特征信息。作者利用小波分析方法具有良好的时域、频域局域性，能够很好地检测信号的局部奇异性的特点，对电弧电压信号进行了局部奇异性的检测。结果表明，小波分析方法可检测到电弧电压信号发生拐点时的位置及突变程度，可准确地提取出缩颈发生的特征信息。     

反极性弱等离子弧堆焊基本特性的分析

对反极性弱等离子弧堆焊基本特性进行了研究,分析了反极性弱等离子电弧的能量密度在不同气体流量和气体含量下的变化规律、电弧压力径向分布特性、电弧的热特性、反极性弱等离子弧的燃烧稳定性及静特性等特点.结果表明,反极性弱等离子弧具有较均匀的电弧压力,弧底部的电压径向分布、电流径向分布和阴极斑点的分布三者一致,均呈凹形分布,阴极斑点能量约占电弧有效能量50%,有90%以上的电流分布在内圆直径10 mm的圆环区,通过保护气流可以控制能量密度.反极性弧的阴极雾化作用有效地改善了堆焊金属与基体金属的结合状况.这就使得反极性弱等离子弧成为异种材料堆焊领域中一种理想的热源.