[实用新型]一种测量电弧压力分布和电流密度分布的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电弧测试技术领域，具体涉及一种测量电弧压力分布和电流密度分布的装置。

背景技术

电弧，是两个电极之间的一个气体导电体。根据高速摄影仪和SEM扫描电镜等方法观测电极表面上的烧蚀凹坑，表明电弧是呈圆形。考虑到电弧缓慢匀速地从左往右运动，电弧受外界的影响很小，对于均匀受压的电弧，可以认为其横截面是近似圆形。

电弧压力决定着熔池的表面形状，电弧电流密度的分布直接决定了电弧热流密度的分布，电弧热流密度的分布描述了电弧热传输给焊件的方式，因此电弧压力的分布和电弧电流密度的分布影响着熔池的几何形状、焊缝成形、焊接接头的冷却特性，最终决定着焊接接头的质量。准确地描述电弧压力分布和电弧电流密度分布，不仅对于深入了解电弧物理的本质具有重要的理论意义，而且对于控制焊接质量具有重要的实际意义。

电弧压力分布和电弧电流密度分布是人们关注的焦点，也是电弧研究的难点。比如对电弧的电流密度分布边界条件是根据实验测试结果而设置的，因此通过实验测试电弧电流密度分布能为电弧仿真研究提供必要的可靠依据。以往的研究主要是研究宏观的电弧压力、电流密度的测量，而对于微观电弧压力、电流密度分布的研究不多，并且没有既能测量微观电弧压力分布又能测量电弧电流密度分布的装置，因此寻找一种合理的测量方法和发明一种方便实用的测量装置具有重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能同时测量微观电弧压力分布和电弧电流密度分布的装置及测量方法，该测量方法和数据处理简单，具有较高的精度和可信度。

为了实现以上目的，本实用新型采取了如下技术方案：

一种测量电弧压力分布和电流密度分布的装置包括电机、定位框、固定在定位框上的导轨、安装在定位框上并与电机相连的丝杠、安装在导轨上的滑动件、安装在滑动件下端的焊枪位置调整机构、设置在定位框下方的平台面、固定在平台面和定位框之间起到支撑定位框作用的支撑柱、放置在平台面上的容器、放置在容器内的阳极板和称重传感器、以及左电流传感器、左示波器、右电流传感器、右示波器、左AD转换模块、右AD转换模块、左计算机和右计算机。其中：滑动件连接在丝杠上，滑动件在丝杠的带动下能够沿着导轨滑动。所述的阳极板包括位于同一平面内的左阳极板和右阳极板，在左阳极板和右阳极板之间设置有绝缘材料，在左阳极板和容器之间设置有左称重传感器，在右阳极板与容器之间设置有右称重传感器。左称重传感器通过左AD转换模块与左计算机相连，右称重传感器通过右AD转换模块与左计算机相连。在容器内设置有冷却液，左阳极板和右阳极板都浸泡在冷却液中，左阳极板与左电流传感器相连，左电流传感器与左示波器相连；右阳极板接与右电流传感器相连，右电流传感器与右示波器相连；焊枪安装在焊枪位置调整机构的下端。

在左阳极板和右阳极板上开有相同大小的槽，在槽内塞入密度小于所述冷却液密度的轻质块。

所述的左电流传感器与右电流传感器是相同型号的电流传感器；所述的左示波器与右示波器是相同型号的示波器；所述的左AD转换模块与右AD转换模块是相同型号的AD转换模块；所述的左称重传感器与右称重传感器是相同型号的称重传感器。

所述的绝缘材料的厚度为50微米～150微米。

本实用新型装置的测量方法：

1)电机带动丝杠缓慢匀速转动，使焊枪在导轨上缓慢匀速地从左向右沿垂直绝缘材料的方向运动，焊枪与阳极板之间的电弧随焊枪也缓慢匀速地从左向右沿垂直绝缘材料的方向运动，受外界影响小、受压均匀的电弧其横截面呈圆形，在阳极板上表面的电弧横截面区域记为电弧圆域。

2)作用在左阳极板上电弧力的采集由左称重传感器、左AD转换模块、左计算机来实现，并从左计算机上读取电弧力值，记为F₁(x)；

作用在右阳极板上电弧力的采集由右称重传感器、右AD转换模块、右计算机来实现，并从右计算机上读取电弧力值，记为F(x)；

作用在左阳极板上的电弧电流通过左电流传感器、由左示波器采集得到，并从左示波器上读取电弧电流值，记为I₁(x)；

作用在右阳极板上的电弧电流通过右电流传感器、由右示波器采集得到，并从右示波器上读取电弧电流值，记为I(x)。