单片机控制IGBT逆变式脉冲TIG焊电源的研究

本文介绍了单片机控制的ＩＧＢＴ逆变式脉冲ＴＩＧ焊电源系统的硬件结构及其焊接时序的控制和规范参数的调节方法。该系统采用接触提升引弧方式，并具有不合理规范参数的自动识别功能。     

串脉冲超声导波断轨检测技术研究

针对传统的钢轨断轨检测效率低、无法进行实时检测的不足,对串脉冲超声导波断轨检测方法进行了研究.首先为了增强发射能量,同时达到脉冲叠加的目的,研发了脉冲个数、脉宽、间隔均可调的高压串脉冲超声导波发射系统;为了保证接收信号的信噪比和空间精度,用匹配滤波的方法对接收信号进行脉冲压缩.采用研制的串脉冲超声导波断轨检测系统,选用SH导波换能器在钢轨上进行了检测实验.结果表明,检测系统性能稳定,经过串脉冲叠加,使接收信号的幅值约为单脉冲接收信号的3倍,经过匹配滤波后,信噪比得到明显提升.该方法的换能器置于轨腰,能够对钢轨实现在线监测.     

基于零蠕变特征空间投影的P91钢焊接接头蠕变超声检测

为提高P91钢焊接接头蠕变超声检测灵敏度,提出一种相对性的超声检测信号处理方法。该方法使用未发生蠕变的P91钢焊接接头的检测信号生成零蠕变特征空间,将任意检测信号向该空间投影,以投影残差能量与原信号总能量的比例表征检测目标偏离零蠕变状态的程度,比例越高,则表明蠕变损伤越严重。推导了该方法的一般性数学表达,并提出利用盲源分离算法实现该方法的线性化处理。利用不同蠕变程度的P91钢焊接接头试块对该方法进行了验证试验,结果表明,与常规超声方法相比,该方法具有更好的蠕变检测能力。由于该方法为相对性检测,零蠕变特征空间的完备性对检测结果的准确性具有较大影响。该方法以评价检测目标偏离标准特征空间的程度为核心,因此对其他损伤也具有检测能力。     

弧焊逆变器单元组合及优化控制

通过对ＩＧＢＴ弧焊逆变器单元并联组合模式进行数学分析和试验研究，提出了由系统控制器按照优化原则统一调节各功率单元输出电流，从而使电源系统整体上具有很宽的输出量连续继续调节范围和优良的动态响应指标，可满足多种焊接工艺控制要求。     

边界散射对超声水平剪切导波成像检测的影响

超声水平剪切(Shear horizontal,SH)导波在工业在役板材成像检测和结构健康监测(Structural health monitoring,SHM)中有重要的应用价值。基于合成孔径聚焦方法,对钢板中人工缺陷用超声SH导波进行成像,对边界散射条件下的成像检测阵列信号进行分析,探讨了边界散射对超声SH导波成像检测的影响。研究结果表明,基于合成孔径聚焦的超声SH导波成像方法用于板材缺陷成像检测时,超声边界散射使成像信号双曲线阵列特征弱化,缺陷声波信号衰减增大,信号散射噪声增强,进而使成像清晰度降低,易导致漏检;同时边界散射会造成同一缺陷信号产生双峰或多峰,成像信号双曲线阵列特征紊乱,使成像发生畸变,会导致误检。这将为进一步改进工业在役大尺度板材超声导波成像质量与提高结构健康监测水平提供重要基础。     

微机控制IGBT逆变式脉冲MIG焊电源的研究

建立了微机控制和ＩＧＢＴ逆变式脉冲ＭＩＧ焊电源系统,实现了ＭＩＧ焊接过程弧压自适应闭环控制。实验表明,该系统对弧长扰动有较强的适应能力,可在深坡口中稳定焊接。     

P91钢焊缝蠕变的非线性超声检测

分析了金属材料蠕变过程中的非线性应力-应变关系,指出在蠕变超声检测过程中存在非线性波动现象.讨论了使用脉冲超声实现非线性检测的方法,即利用超声检测信号高频段与低频段的能量之比作为非线性的表征.分析了衰减对非线性检测的影响,并根据频率-衰减关系对非线性参数的计算方法做出了修正.应用该方法对不同蠕变状态的P91钢母材及焊缝热影响区进行了检测.结果表明,非线性参数随蠕变时间的增加呈上升趋势;该方法可以有效区分同一材质的不同蠕变状态,可以作为P91钢焊缝蠕变程度相对性检测的有效方法.     

非旋转管道环缝焊接自动控制技术

建立了非旋转管道环缝焊接自动控制系统,并介绍了其系统结构和工作原理。该系统可控制焊炬沿三个方向运动,并具有记忆跟踪功能。为满足全位置焊接工艺的要求。焊接电流、电弧电压、焊接速度及焊炬摆动的速度和摆幅等参数能根据焊接位置的不同自动调节。实验表明,该系统运行可靠,能有效提高生产效率,很好地满足了管道环缝打底、填充和盖面焊接的需要,具有重要的工程应用前景。     

铝板T型接头背面筋板位置检测方法研究

采用涡流检测方式检出铝板T型接头背面筋板位置,检测误差范围在0.48 mm之内。欲检测背面筋板位置,线圈所生磁场必须能穿透铝盖板,为此先对待检试件尺寸及线圈内、外径、线径、厚度等参数进行分析,计算了线圈产生的磁场强度分布,确定了线圈尺寸。使用有限元软件comsol仿真不同检测频率下的涡流穿透深度,同时考虑实际工业应用中需有较高的扫查速率,确定了检测频率。设计并制作了检测电路,使用ADuC812单片机为核心,控制AD9854芯片产生正弦激励信号作为载波将背板信号进行调制,再用相敏检波检出背板信号。实际检出波形与所预期结果相符,能清楚判别背面筋板中心位置,误差范围小,本研究拓展了涡流检测技术的应用领域。     

奥氏体厚壁焊缝超声扫描检测成像

采用自行研制的超声换能器和透声楔块,对99mm厚奥氏体焊缝进行了超声扫描成像检测。为消除透声楔块中超声的散射噪声,将检测信号与楔块中的信号进行了相消处理。利用基于匹配追踪和小波分析的信号处理方法,有效消除了焊缝中粗大晶粒造成的材料噪声信号,提高了厚壁焊缝超声检测的信噪比。基于经过信号预处理的超声扫描信号,生成了焊缝的超声扫描图像,并对图像分辨率、缺陷定位精度进行了分析。结果表明:该方法可检测到焊缝试块中2人工横孔,实现了奥氏体厚壁焊缝缺陷的超声检测成像。