[发明专利]深熔TIG焊穿孔状态检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种深熔TIG焊穿孔状态检测装置，其特征在于：

所述深熔TIG焊穿孔状态检测装置基于深熔TIG焊时的电弧正面辐射光谱，包括感光系统、测量和分析系统、以及数字显示和报警系统；

所述感光系统用于探测深熔TIG焊时的电弧正面边缘外侧的金属等离子体特征光谱辐射强度；

所述测量和分析系统与所述感光系统连接，所述测量和分析系统用于将所述金属等离子体特征光谱辐射强度信号转换为电压信号，并对所述电压信号进行测量和分析，以此判断所述深熔TIG焊的穿孔状态；

所述数字显示和报警系统与所述测量和分析系统连接，所述数字显示和报警系统用于显示深熔TIG焊穿孔及非穿孔状态时的电压值，并在非穿孔状态时报警。

2.如权利要求1所述的深熔TIG焊穿孔状态检测装置，其特征在于：

所述感光系统包括光纤探头、光纤、光谱仪、中性滤光片、窄带滤光片和光敏原件；

所述光纤探头用于探测深熔TIG焊时的电弧正面边缘外侧金属等离子体的辐射光；

所述光纤连接所述光纤探头和所述光谱仪，所述光纤用以将所述辐射光传至所述光谱仪和所述中性滤光片；

所述光谱仪用以分解所述辐射光，确定所述光纤探头的最佳探测位置和所述深熔TIG焊时的电弧正面边缘外侧金属等离子体辐射光的最佳特征波段；

所述中性滤光片用以将所述辐射光等强度减光，并将等强度减光后的所述辐射光传递给所述窄带滤光片；

所述窄带滤光片用以过滤等强度减光后的所述辐射光，保留金属等离子体特征波段的辐射光而滤掉其他波段的辐射光，并将所述金属等离子体特征波段的辐射光传递给所述光敏原件；

所述光敏原件用于检测所述金属等离子体特征波段的辐射光，获得金属等离子体特征波段辐射光的光强信号。

3.如权利要求2所述的深熔TIG焊穿孔状态检测装置，其特征在于：所述光谱仪为AvaSoft光谱仪或Ocean Optics光谱仪。

4.如权利要求2所述的深熔TIG焊穿孔状态检测装置，其特征在于：所述光敏原件为13PT3A850AC型光敏三极管或XYC-PT5I850AC型光敏三极管。

5.如权利要求2所述的深熔TIG焊穿孔状态检测装置，其特征在于：

所述测量和分析系统包括光电转换电路、A/D转换器和处理器；

所述光电转换电路用于将所述金属等离子体特征波段辐射光的光强信号转换为电压模拟信号；

所述A/D转换器与所述光电转换电路电信号连接，所述A/D转换器用以将所述电压模拟信号转换为电压数字信号；

所述处理器与所述A/D转换器信号连接，所述处理器用以测量和分析所述电压数字信号的电压值，并向所述数字显示和报警系统发送分析结果。

6.如权利要求5所述的深熔TIG焊穿孔状态检测装置，其特征在于：所述处理器为AT89C51单片机。

7.如权利要求5所述的深熔TIG焊穿孔状态检测装置，其特征在于：

所述数字显示和报警系统包括数字显示器和报警器，所述数字显示器和所述报警器分别与所述处理器连接，所述数字显示器用以实时显示所述处理器分析所得的电压值，当所述电压值处于深熔TIG焊非穿孔状态的电压值范围时，所述报警器长鸣报警。

8.一种基于权利要求1～7中任意一项所述深熔TIG焊穿孔状态检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)将所述深熔TIG焊穿孔状态检测装置中的感光系统设置在所述深熔TIG焊的电弧正面边缘外侧；

S2)将所述深熔TIG焊穿孔状态检测装置中的测量和分析系统与所述感光系统连接，将所述感光系统与所述深熔TIG焊穿孔状态检测装置中的数字显示和报警系统连接；

S3)通过所述感光系统探测所述深熔TIG焊的电弧正面边缘外侧处金属等离子辐射光，确定所述感光系统的最佳探测位置和所述金属等离子体辐射光的最佳特征波段；

S4)将所述感光系统在所述最佳探测位置探测所得的所述最佳特征波段的所述金属等离子体辐射光，通过所述测量和分析系统分析确定所述深熔TIG焊穿孔状态所具有的电压信号阈值，并在所述数字显示和报警系统上设置超过所述阈值所代表的非穿孔状态报警值；

S5)启动所述深熔TIG焊穿孔状态检测装置对所述深熔TIG焊穿孔状态进行实时监控检测，其中：所述感光系统探测所述深熔TIG焊的电弧正面边缘外侧的金属等离子体特征光谱辐射强度，所述测量和分析系统将所述金属等离子体特征光谱辐射强度信号转换为电压信号并对所述电压信号进行测量和分析，所述数字显示和报警系统实时显示所述深熔TIG焊的穿孔或非穿孔状态的电压值并对处于非穿孔状态的电压值进行报警。