[发明专利]一种激光清洗的声学监测设备

说明书

本发明提供一种激光清洗的声学监测设备，包括激光器和激光控制系统，声音传感器、信号放大器、数据采集卡和监控终端，激光控制系统与激光器连接进行清洗，声音传感器通过信号放大器连接至数据采集卡，所述数据采集卡与所述监控终端连接；监测终端包括存储器以及处理器，以实现如下步骤：对保存和处理的原始数字信号进行截取，以获得有效信号并进行滤波处理；对滤波后的信号进行频谱分析，以识别清洗特征并提取特征参数；将特征参数输入至预设的判别模型，以判断当前的清洗状态。本发明在清洗过程中，只需要提取出特征参数，就能根据判别模型判断清洗过程，可有效解决目前声学监测难以定量判断清洗过程的问题。

技术领域

本发明涉及激光清洗领域，具体而言，涉及一种激光清洗的声学监测设备。

背景技术

激光清洗是一种”绿色”的清洗方法，不需使用任何化学药剂和清洗液，清洗下来的废料基本上都是固体粉末，体积小，易于存放，可回收，可以轻易解决化学清洗带来的环境污染问题。

在激光清洗时，高能激光束辐照在工件表面时，表面的污染物、涂层、锈蚀等吸收能量瞬时蒸发形成等离子体，该等离子体的温度、压强都很高，向外急剧膨胀形成冲击波使污染物等变成碎片并被剔除。该冲击波在传播一定距离后会衰减成为等离子体声波，其强度和传播速度等参量与激光的参数、材料特性和空气热力学特性密切相关。通过采集清洗的声音信号，通过对信号进行时频域的处理分析，根据信号的频率分布和振幅变化能够判断判断工件是否清洁干净。通过的信号的振幅和频率变化监测激光清洗程度的方法具有一定的局限性，主要依靠清洗时声音信号的时域和频域信号的趋势变化来判断清洗效果，没有定量具体的判断依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光清洗的声学监测设备，以解决上述存在的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种激光清洗的声学监测设备，包括激光器和激光控制系统、声音传感器、信号放大器、数据采集卡和监控终端，所述激光控制系统与所述激光器连接以控制激光器的工作，所述声音传感器设置在清洗工作台上方，并通过所述信号放大器连接至所述数据采集卡，以将采集的原始信号通过信号放大后发送给所述数据采集卡，所述数据采集卡连接至所述监测终端，从而将所述原始信号转换为数字信号后传输到监测终端；

其中，所述监测终端包括存储器以及处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如下步骤：

对接收的数字信号进行截取，以获得有效信号，并对所述有效信号进行滤波处理；

对滤波后的有效信号进行频谱分析，以识别清洗特征；

根据所述清洗特征，提取清洗特征参数；

将所述清洗特征参数输入至预设的判别模型，以判断当前的清洗状态。

进一步的，所述声音传感器是驻极体式电容麦克风。

进一步的，所述频谱分析通过快速傅里叶变换进行分析

进一步的，所述清洗特征参数包括声波正压峰值、脉冲信号的持续时间、最大频率分量和直流分量。

进一步的，所述判别模型的构建具体为：

通过贝叶斯判别方法建立函数模型；

将清洗时的激光能量密度和所述清洗特征参数设为函数模型的自变量；

验证所述函数模型的可靠性；

将所述函数模型设为正在清洗和已经清洗完成两个类别，得到两个对应的判别方程F₁，F₂。

更进一步的，所述将判别方程F₁，F₂具体为：