基于ART算法的雙鎢極耦合電弧溫度場光譜診斷.pdf

1、雙鎢極耦合電弧是近年來發(fā)展起來的一種新興的焊接熱源，它是由雙鎢極氬弧焊焊槍產(chǎn)生的，焊槍內(nèi)容納了兩個彼此絕緣的鎢極，并由兩臺獨立的電源供電。耦合電弧的形態(tài)已不再是軸對稱的，它的物理特性也是未知的。研究耦合電弧的特性，如溫度或電子密度等參數(shù)，可以更好的理解耦合電弧在焊接中的應(yīng)用。目前，對耦合電弧的研究仍然比較少。因此，本文將利用光譜診斷的方法對耦合電弧溫度場進行系統(tǒng)研究。
　　以氬氣保護定點耦合電弧為研究對象，建立了耦合電弧光譜圖像采

2、集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高速攝像機、濾光片、中性減光片和透鏡。為了獲得不同方向的電弧圖像，雙鎢極氬弧焊焊槍可以在0°到180°范圍內(nèi)繞其中心軸旋轉(zhuǎn)。
　　由于耦合電弧的非對稱性，其發(fā)射系數(shù)不僅與徑向位置有關(guān)，而且與方位角有關(guān)。因此，Abel逆變換將不再適用。本文開發(fā)了代數(shù)重建算法程序用于耦合電弧發(fā)射系數(shù)的恢復，同時通過一個偏置高斯模型研究了三種投影角度方案（4，8和10個角度）對重建質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，4個角度重建質(zhì)量較差，10個角度

3、由于投影角數(shù)多重建效果最好，且誤差在1％到8%之間變化，特別是在電弧最為關(guān)鍵的中心部分，最大誤差可以小于1%。
　　采用代數(shù)重建算法恢復了鎢極間距1mm、電流140A+140A、弧長4mm的耦合電弧發(fā)射系數(shù)，然后利用標準溫度法計算其溫度場。診斷結(jié)果表明，電弧的峰值溫度約為18500K，且不再位于鎢極下方而是在兩鎢極中間，電弧的溫度分布形態(tài)已脫離了單弧的中心對稱形態(tài)，其分布形態(tài)類似一個橢圓，這個橢圓的短軸與兩鎢極排列方向相同。