双钨极耦合电弧温度场的光谱诊断

论文摘要

双钨极氩弧焊是一种新兴的焊接方法,它是高质高效焊接方法的一种创新。双钨极氩弧焊的焊接电弧是这两个钨极分别产生电弧,这两个电弧又在Lorenz力作用下相互吸引,从而耦合成一个较大的双钨极耦合电弧。目前,对于这种新兴的焊接方法,对它的应用以及原理方面的研究都还比较少。因此对于研究其耦合电弧的物理特性对分析电弧对母材的热和力的作用,对指导这种焊接方法在实际应用具有十分重要的意义。本文就是应用光谱诊断的方法对双钨极耦合电弧的温度场进行研究。由于双钨极耦合电弧的等离子体是非对称分布的,目前应用光谱诊断的方法研究电弧等离子体基本上都是基于对称分布的情况进行研究的,非对称电弧光谱诊断研究的文献几乎看不到。本文在C.D.Maldonado和H.N.Olsen开发的非对称等离子体发射系数恢复算法的基础上,编写了MATLAB计算程序。并采用一个已知的偏置高斯模型验证了该算法的可行性。此外,由于耦合电弧等离子体的非对称分布,本文搭建了一个耦合电弧光谱强度的多角度采集系统。该系统由双钨极焊枪、CCD摄像机、减光片、滤光片、透镜等组成。通过耦合电弧的多角度采集系统采集了电弧图像,根据MATLAB计算程序得到了耦合电弧的发射系数,再根据标准温度法计算了耦合电弧的温度场。计算得到的电弧的光谱强度和温度场分布的结果都验证了耦合电弧是非对称性的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 焊接电弧等离子体诊断研究现状及分析
• 1.2.1 电弧等离子体测量的研究现状
• 1.2.2 焊接电弧光谱诊断的研究现状
• 1.3 双钨极氩弧焊的研究现状
• 1.4 非对称温度场的现状分析
• 1.4.1 非对称等离子体的光谱诊断分析
• 1.4.2 非对称温度场的研究现状和分析
• 1.5 本文研究内容
• 第2章 电弧等离子体的光谱诊断
• 2.1 光谱诊断法测温原理
• 2.2 等离子体的局部热力学状态性质
• 2.3 Saha方程计算氩气粒子密度
• 2.4 标准温度法
• 2.5 本章小结
• 第3章 非对称等离子体发射系数算法
• 3.1 非对称等离子体发射系数恢复算法
• 3.2 非对称等离子体发射系数算法程序设计
• 3.3 非对称等离子体发射系数算法验证
• 3.3.1 偏置高斯模型验证
• 3.3.2 与Abel逆变换算法比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 双钨极耦合电弧的多角度测量
• 4.1 双钨极耦合电弧多角度采集系统
• 4.1.1 耦合电弧图像采集过程
• 4.2 双钨极耦合电弧的采集
• 4.3 本章小结
• 第5章 双钨极耦合电弧温度场的光谱诊断
• 5.1 耦合电弧光谱诊断流程
• 5.2 计算耦合电弧
• 5.2.1 电弧图像前期处理
• 5.2.2 计算耦合电弧温度场
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢