[发明专利]钛合金电弧焊熔池表面温度场测量装置和方法

权利要求书

1.一种钛合金电弧焊熔池表面温度场测量方法，其特征在于，包括：

1)根据热电偶测量得到的某一时刻一个定点的温度，以及红外热像仪测量得到的温度确定该定点的辐射率a_ij；其中，所述定点位于距离熔池中心10mm处；

2)将红外热像仪监测所得图像与熔池实体位置进行对照，确定红外图像固相线和液相线的位置，从而确定对应的温度T_r，通过公式(3)确定固相线和液相线所在位置对应的中间温度值T_r1；根据公式(4)确定固相线辐射率a_ss和液相线辐射率a_ll；其中，对于钛合金的固相线对应的温度和液相线对应的温度是预先已知的；

其中，A为校正系数，T_s为周围环境温度；ε为物体辐射率；T₀为热电偶采集的温度值；

3)采用红外热像仪测量定点与熔池表面中心之间区域内各个点的温度值T_r，并根据公式(3)对应得到各个点的中间温度值T_r1＝[y₁₁，y₂₁，……，y_n1]；其中，y_j1为温度值，j＝1,2,...,n；

4)基于定点的辐射率a_ij、固相线辐射率a_ss、液相线辐射率a_ll和各个点的中间温度值T_r1求解各个点的辐射率，得到辐射率矩阵；

在步骤4)中，辐射率矩阵分为四个部分，其中，第1部分是低温区域，假设第1部分辐射率随着中间温度值T_r1均匀变化，取辐射率变化率等于第2部分辐射率变化率Δε₂＝(a_ij-a_(sl-1)(sl-1))/(y_(sl-1)-y_i1)，参数点a_(i-1)(j-1)作为基点，且a_(i-1)(j-1)其值无限接近a_ij，第1部分的辐射率值表示为(a_ij+Δε₂·Δy_t1)，记Δy_t1＝yi1-yt1，其中，t＝1,2,......,i-1；

第2部分是从1000K到熔点的温升区域，基于同样的原理，第2部分的辐射率的变化率Δε₂＝(a_ij-a_(sl-1)(sl-1))/(y_(sl-1)-y_i1)，记Δy_u1＝y_u1-y_i1，参数点a_ij作为基点，且a_(sl-1)(sl-1)无限接近a_ss，第2部分中的辐射率表示为(a_ij-Δε₂·Δy_u1)，其中，u＝i,i+1,......,sl-1；

第3部分是标准温度校准区域，第3部分的辐射率也是均匀变化的，辐射率的变化率Δε₃＝(a_ss-a_ll)/(y_l1-y_s1)，记Δy_v1＝y_v1-y_s1，第3部分中的辐射率表示为(a_ss-Δε₃·Δy_v1)，其中，v＝s,s+1,......,l；

第4部分是高温区域，同理，第4部分也使用了辐射率均匀变化的假设，a_ll视为第4部分的开头，选择第3部分的值来计算变化率Δε₄＝(a_ss-a_ll)/(y_l1-y_s1)，第4部分中的辐射率表示为[a_il-(a_ss-a_ll)/(y_l1-y_s1)·(y_u1-y_l1)]，其中，u＝sl+1,sl+2,......,n；

5)基于辐射率矩阵中各个点的辐射率、中间温度值T_r1，根据公式(4)计算得到各个点真实温度。