[发明专利]多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置与方法

权利要求书

1.一种多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置，其特征在于，包括中性滤光片（2）、窄带滤光片（3）、微距镜头（4）、CMOS高速相机（5）、以及固定所述CMOS高速相机（5）的三脚架（6），其中，所述微距镜头（4）安装在所述CMOS高速相机（5）上，在所述微距镜头（4）向外的方向上依次设置有所述窄带滤光片（3）和中性滤光片（2）。

2.根据权利要求1所述的多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置，其特征在于，所述窄带滤光片（3）为ArI794.8nm的窄带滤光片。

3.根据权利要求1所述的多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置，其特征在于，所述窄带滤光片（3）为ArII487.98nm的窄带滤光片。

4.根据权利要求1所述的多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置，其特征在于，还包括采集板卡（8）、以及计算机（7），其中，所述采集板卡（8）连接在所述计算机（7）与CMOS高速相机（5）之间，所述采集板卡（8）用于将所述CMOS高速相机（5）获取的图像数据采集传输至所述计算机（7），所述计算机（7）用于根据来自所述采集板卡（8）的数据显示出电弧图像。

5.一种多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：搭建权利要求1所述的多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置；

步骤2：将ArI794.8nm的窄带滤光片作为所述多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置的窄带滤光片，利用多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置，拍摄纯Ar保护ArI794.8nm谱线的焊接电弧等离子体图像，然后根据纯Ar保护ArI794.8nm谱线的焊接电弧等离子体图像，计算出ArI794.8nm发射系数的最大值同时计算出整个电弧的温度分布；

步骤3：将ArII487.98nm的窄带滤光片作为所述多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置的窄带滤光片，利用多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置，拍摄纯Ar保护ArII487.98nm谱线的焊接电弧等离子体图像，根据纯Ar保护ArII487.98nm谱线的焊接电弧等离子体图像，计算出整个电弧中的ArII487.98nm发射系数值，根据所述整个电弧的温度分布计算得到ArII487.98nm发射系数的最大值

步骤4：将ArI794.8nm的窄带滤光片作为所述多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置的窄带滤光片，利用多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置，拍摄氩氦混合气体保护的ArI794.8nm谱线的焊接电弧等离子体图像，拍摄条件与纯Ar保护焊接时ArI794.8nm谱线的条件相同，根据氩氦混合气体保护的ArI794.8nm谱线的焊接电弧等离子体图像，计算出整个电弧中的ArI794.8nm发射系数值，以纯Ar保护焊接时ArI794.8nm发射系数的最大值进行归一化；

步骤5：将ArII487.98nm的窄带滤光片作为所述多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置的窄带滤光片，利用多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量装置，拍摄氩氦混合气体保护的ArII487.98nm谱线的焊接电弧等离子体图像，拍摄条件与纯Ar保护焊接时ArII487.98nm谱线的条件相同，根据氩氦混合气体保护的ArII487.98nm谱线的焊接电弧等离子体图像，计算出整个电弧中的ArII487.98nm发射系数值，以纯Ar保护焊接时ArII487.98nm发射系数的最大值进行归一化；

步骤6：根据计算出的氩氦混合气体保护焊接时的ArI794.8nm，ArII487.98nm归一化后的发射系数值曲线的交点，得到电弧的温度和浓度分布。

6.根据权利要求5所述的多组分焊接电弧等离子体的温度和浓度测量方法，其特征在于，利用所述步骤2中单组分标准温度法计算出整个电弧的温度分布，计算得到所述步骤3中ArII487.98nm发射系数的最大值