基于ACFM技術焊縫跟蹤傳感器的磁場建模和信號處理.pdf

1、隨著焊接成形技術對機械制造業(yè)各個領域的滲透,發(fā)展和應用新型焊接自動化技術將對國民經(jīng)濟起到巨大的作用,而焊縫跟蹤技術正是焊接自動化研究的一個重要方面。針對工程常用的窄間隙I型對接坡口焊縫缺乏穩(wěn)定有效的跟蹤方法這一難題,結合交變磁場測量(ACFM)技術在無損檢測領域的成熟應用,設計開發(fā)了一種基于ACFM原理的新型電磁傳感器應用于焊縫跟蹤。
　　本文通過傳感器的空間磁場建模,重點研究由工件焊縫引起的磁場畸變信號與焊縫位置之間的內在聯(lián)系;

2、并根據(jù)磁場信號低信噪比的特點以及焊接環(huán)境要求設計信號處理電路精確提取所需信號,同時對部分電路進行仿真優(yōu)化。具體研究內容如下:
　　(1)對交變磁場焊縫跟蹤傳感器的基礎理論和可行性進行研究。分析了ACFM技術的基本原理和工作過程,在此基礎上建立了空間磁場簡化數(shù)學模型,完成了三維空間各個方向磁感應強度理論計算;研究了沿焊縫長度方向同一水平面上各點的磁場分布規(guī)律,以完成對焊縫起止點位置信息的獲取;研究了垂直焊縫方向一定區(qū)域內的磁場分布規(guī)

3、律,以完成對焊縫左右偏差方向和幅度信息的獲取,并采用數(shù)值分析方法對分布曲線進行擬合,確定磁場強度和焊縫位置信息兩者之間的近似函數(shù)關系;最終設計了焊縫跟蹤傳感器采集磁場畸變信號的工作流程圖。
　　(2)設計了以前置差分放大、50Hz工頻陷波、高階無漂移低通濾波為主的信號處理電路,并對其進行MATLAB仿真分析;鑒于模擬陷波器無法濾除殘留工頻諧波噪聲,設計了阻帶選擇性高和信號失真度小的整系數(shù)多阻帶帶阻數(shù)字濾波器;針對復雜惡劣的焊接環(huán)境