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电弧声与铝合金脉冲MIG焊熔滴过渡的相关性

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焊接学报 2009年第3期30卷 29-32页

作者：石玗黄健康聂晶樊丁兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室兰州730050

对铝合金脉冲MIG焊过程中电弧声信号与熔滴过渡之间的相关性进行了研究.建立了焊接电弧声信号的计算机采集系统,在此基础上分别利用小波去噪、功率谱密度分析和ARMA(auto regressive and moving average,自相关滑动平均模型)双谱估计等... 详细信息

对铝合金脉冲MIG焊过程中电弧声信号与熔滴过渡之间的相关性进行了研究.建立了焊接电弧声信号的计算机采集系统,在此基础上分别利用小波去噪、功率谱密度分析和ARMA(auto regressive and moving average,自相关滑动平均模型)双谱估计等信号处理方法对不同熔滴过渡方式下的电弧声信号进行了分析.三种方法的分析结果均表明熔滴过渡为短路过渡、大滴过渡、射滴过渡、和射流过渡时焊接电弧声具有不同的特征,证明利用电弧声能够对铝合金脉冲MIG焊过程中出现的不同熔滴过渡进行有效地区分.为铝合金脉冲MIG焊熔滴过渡稳定性实时控制和检测提供了一种有效的手段.

关键词：铝合金脉冲MIC焊熔滴过渡电弧声实时检测

窄间隙MAG焊电弧声与电弧作用位置的相关性

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机械工程学报 2014年第24期50卷 38-43页

作者：兰虎张华军陈善本盛凯赵德龙哈尔滨理工大学荣成学院荣成264300 上海振华重工(集团)股份有限公司焊接研究所上海200125 上海交通大学机器人焊接智能化技术实验室上海200240

电弧-侧壁距离控制是保证窄间隙熔化极活性气体保护焊（Narrow gap metal active gas welding, NG-MAG）侧壁熔合良好的关键。通过对NG-MAG脉冲立焊过程中电弧声的预处理和分析，发现其时域波形呈周期性“振铃”衰减特性，频率与焊接电... 详细信息

电弧-侧壁距离控制是保证窄间隙熔化极活性气体保护焊（Narrow gap metal active gas welding, NG-MAG）侧壁熔合良好的关键。通过对NG-MAG脉冲立焊过程中电弧声的预处理和分析，发现其时域波形呈周期性“振铃”衰减特性，频率与焊接电源脉冲频率相同；电弧声能量的频域分布范围为0.3～12.0 kHz，且能量主要集中在0.3～3.0 kHz和9.0～12.0 kHz两个频带，频谱分布与电弧-侧壁距离高度相关。在此基础上，采用小波变换（Wavelet transform, WT）和联合时频分析（Joint time-frequency analysis, JTFA）实现对电弧声信号的降噪处理和时频分析，结果发现，伴随电弧-侧壁距离的逐渐增大，电弧声能量的低频分布始终存在，呈现“断续-连续-断续”分布特征；而高频分布出现在电弧-侧壁距离2.6 mm以上，呈现“断续-连续”分布特征。利用 NG-MAG 脉冲立焊电弧声的时频分布规律可实现对电弧作用位置的监测预警，为 NG-MAG 焊接过程状态监控提供一种途径。

关键词：窄间隙MAG焊电弧声时频分析小波降噪

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GMAW电弧声的参数化模型及应用

机械工程学报 2005年第11期41卷 109-114页

作者：马跃洲陈剑虹梁卫东兰州理工大学材料学院兰州730050

以焊接质量在线监控为目的,针对短路过渡气体保护焊(GMAW)电弧声信号进行了时域和频域特征分析,提出电弧声道的概念,建立其参数化等效电气模型。利用线性预测(LPC)模型参数构造径向基函数(RBF)神经网络输入样本空间,对焊接保护气流量不... 详细信息

以焊接质量在线监控为目的,针对短路过渡气体保护焊(GMAW)电弧声信号进行了时域和频域特征分析,提出电弧声道的概念,建立其参数化等效电气模型。利用线性预测(LPC)模型参数构造径向基函数(RBF)神经网络输入样本空间,对焊接保护气流量不足进行了在线模式识别。研究认为:电弧声呈现振铃形信号,主要发生于短路结束再引弧时刻,大部分能量分布在10kHz以下频带。电弧声源于电弧能量变化,电弧及其周边的物理和几何形态形成分布参数的声道系统。电弧声是声源和声道共同作用的结果,其频谱主要取决于声道的作用。声道可用时变系数的数字滤波器等效,LPC是其参数化模型的一个估计,在焊接质量在线监控方面具有应用价值。

关键词：电弧声时频分析线性预测模型径向基函数神经网络熔化极气体保护电弧焊质量监控

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MIG焊熔透电弧声小波包频带能量特征提取

焊接学报 2010年第1期31卷 45-49页

作者：刘立君兰虎温建力于忠伟浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150080

焊缝熔透状态的监控对焊接过程质量控制和自动化生产的实现具有重要意义,为此建立了M IG焊熔透电弧声试验系统.通过分析射滴与射流过渡电弧声频谱特征,设计了一套针对电弧声频带能量特征提取的流程.首先对焊接过程拾取的电弧声进行小波... 详细信息

焊缝熔透状态的监控对焊接过程质量控制和自动化生产的实现具有重要意义,为此建立了M IG焊熔透电弧声试验系统.通过分析射滴与射流过渡电弧声频谱特征,设计了一套针对电弧声频带能量特征提取的流程.首先对焊接过程拾取的电弧声进行小波降噪;其次采用小波包移频算法进行电弧声频带提取,消除了经典小波包迭代算法由于小波包分解过程中的隔点采样而产生的频率混叠现象;然后计算频带能量并构造其特征向量.结果表明,所提取的频带能量特征能较好的反映焊缝熔透状态,为后续基于电弧声的熔透诊断奠定基础.

关键词：熔透电弧声小波变换频带能量特征提取

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MIG焊电弧声ICA信噪分离技术

焊接学报 2010年第4期31卷 53-56页

作者：刘立君于忠伟兰虎高洪明哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150080 浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100 哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨150001

MIG焊接过程中,电弧声信号极易受到环境噪声的干扰,从而破坏电弧声信号的能量特征,为此去除噪声成为有效利用电弧声信号的前提.文中以环境语音噪声为例,将相互独立的无干扰电弧声信号和语音信号线性组合成两组随机观测信号,再应用独立... 详细信息

MIG焊接过程中,电弧声信号极易受到环境噪声的干扰,从而破坏电弧声信号的能量特征,为此去除噪声成为有效利用电弧声信号的前提.文中以环境语音噪声为例,将相互独立的无干扰电弧声信号和语音信号线性组合成两组随机观测信号,再应用独立分量分析(independent component analysis,ICA)的快速固定点算法(fast fixed-pointalgorithm)进行分离,最后对源信号和分离后信号的时域、频域进行对比分析.结果表明,ICA在分离被环境噪声污染的电弧声信号上是可行的,为后续电弧声信号特征分析提取以及利用电弧声来监控焊接质量提供技术基础.

关键词：电弧声独立分量分析快速固定点算法信噪分离

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基于神经网络熔透电弧声特征参数评价与选择

焊接学报 2010年第3期31卷 25-28页

作者：刘立君兰虎郑红艳浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学应用科学学院哈尔滨150080

在进行基于电弧声的焊接过程熔透监测与诊断过程中,恰当地选择电弧声特征参数是诊断成败的关键.基于神经网络的特征评价和特征选择方法,利用神经网络的训练结果对特征参数进行合理的评价.神经网络能满足高分辨率信息压缩所需的非线性映... 详细信息

在进行基于电弧声的焊接过程熔透监测与诊断过程中,恰当地选择电弧声特征参数是诊断成败的关键.基于神经网络的特征评价和特征选择方法,利用神经网络的训练结果对特征参数进行合理的评价.神经网络能满足高分辨率信息压缩所需的非线性映射条件,通过特征选择将焊接熔透模式识别中复杂的分类问题转移到特征处理阶段,利用神经网络有效地实现了特征参数的降维.诊断实例验证了该方法的有效性.

关键词：神经网络熔透电弧声特征评价模式识别

基于电弧声ARMA双谱分析对熔滴过渡类型SVM模式识别

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上海交通大学学报 2008年第S1期42卷 42-45页

作者：樊丁黄健康石玗陈剑虹兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金省部共建教育部重点实验室兰州730050

运用电弧声对熔滴过渡模式进行识别,获取不同熔滴过渡的电弧声信号,利用ARMA双谱对不同熔滴过渡的电弧声进行分析,并提取其特征向量,采用支持向量机(SVM)方法对所获得的特征向量进行模式识别,由此成功地识别了各种熔滴过渡类型.

关键词：电弧声 ARMA双谱熔滴过渡支持向量机(SVM) 模式识别

激光增强水下MIG焊接电弧声测试与分析技术研究

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激光增强水下MIG焊接电弧声测试与分析技术研究

作者：李卫强北京石油化工学院

学位级别：硕士

高压干法水下MIG焊接由于其高效、低廉和广泛的适应性,是海洋结构物、核电堆内构件等水下环境焊接作业的主要发展方向。电弧声信号是MIG焊接产生的信息源之一,反映了焊接过程的状态变化,可以作为分析焊接电弧状态、熔滴过渡以及焊接过... 详细信息

高压干法水下MIG焊接由于其高效、低廉和广泛的适应性,是海洋结构物、核电堆内构件等水下环境焊接作业的主要发展方向。电弧声信号是MIG焊接产生的信息源之一,反映了焊接过程的状态变化,可以作为分析焊接电弧状态、熔滴过渡以及焊接过程稳定性等的一种重要方法。在研究高气压环境对MIG焊接熔滴过渡状态的影响以及利用激光实现激光增强辅助熔滴过渡的过程中,以高压干法水下MIG焊接实验过程中产生的电弧声信号为研究对象,利用同步采集的电流、电压、电弧声信号以及高速摄像图像数据,分析不同环境压力对熔滴过渡状态和焊接电弧稳定性的影响及其在焊接电弧声上的表现,进而研究引入激光增强辅助作用前后电弧声特征与焊接电弧、熔滴过渡状态和焊接稳定性等的相关性。为实现焊接过程信号的同步采集,利用已有的多信号同步采集系统,搭建集成电弧声的激光增强水下MIG焊接实验多信号同步采集系统,实现电流、电压、电弧声以及高速摄像数据的同步采集,实验测试结果表明系统具备多信号高速同步采集功能,满足课题要求,并且对焊接过程中的干扰信号具有良好的抑制作用。针对电弧声信号容易受到外部噪声干扰的特点,采用多种硬件降噪方法并利用软件滤波和小波降噪技术手段对其进行降噪处理,测试结果表明降噪处理后明显地消除了焊接过程中电弧声信号中的干扰信号,为焊接过程电弧声信号特征提取奠定了基础。为了保证采集的电弧声信号的准确性,并为电弧声测试技术在水下压力环境下的应用奠定基础,分析水下环境压力对传声器灵敏度的影响并对不同环境压力下的传声器灵敏度进行了校准修正,从而实现电弧声信号的准确采集和精确分析。在此基础上研究了焊接电弧声与不同环境压力下焊接过程的相关性,并提取了不同环境压力、不同熔滴过渡形式对应的电弧声时域和频域特征信号。分析了高压干法水下MIG焊接电弧声产生的机理以及激光致声信号对电弧声信号的影响。在上述工作的基础上,进行了0.1MPa.7MPa环境压力下的激光增强MIG焊接熔滴过渡控制实验,并提取了电弧声特征信号。利用电弧声信号对焊接过程稳定性以及熔滴过渡状态进行分析评价,结果证明可以利用电弧声对激光增强MIG焊接过程熔滴过渡状态进行监控,并对焊接过程稳定性进行预测,为进行高气压环境下激光增强MIG焊接熔滴过渡的闭环控制奠定了部分基础。课题相关研究成果能够丰富高压干法水下MIG焊接过程检测研究手段,为激光增强水下MIG焊接熔滴过渡以及焊接过程稳定性在线监控提供了一种新的方法途径,具有一定的科学和工程应用价值。

关键词：高压干法 MIG焊接激光增强电弧声特征分析

MIG焊电弧声数采硬件系统架构与产生机理研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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MIG焊电弧声数采硬件系统架构与产生机理研究

作者：温建力哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

MIG焊是一种高效、低廉、适应性广的焊接制造技术,它在金属结构制造业中的应用极为广泛。针对焊接过程稳定性和焊接质量在线监控等问题,本文以MIG焊电弧声信号作为研究对象,进行了以下三方面的工作。利用已有得研究成果,通过市场调研和... 详细信息

MIG焊是一种高效、低廉、适应性广的焊接制造技术,它在金属结构制造业中的应用极为广泛。针对焊接过程稳定性和焊接质量在线监控等问题,本文以MIG焊电弧声信号作为研究对象,进行了以下三方面的工作。利用已有得研究成果,通过市场调研和选型,架构了MIG焊电弧声信号数采硬件系统。系统主要由AWA14423传声器、信号调理模块和PCI-1713采集卡组成。实验测试结果表明,系统已基本具备了对电弧声进行高速多通道实时数据获取,满足了课题需要。同时,整套系统具有对焊接噪声的良好抑制作用。通过传声器、保护气、熔滴过渡和焊接飞溅实验完成了对电弧声初步探讨。MIG焊电弧声信号频率主要分布在7000Hz以内,其中射滴过渡有两个波形,分别居于1000Hz和6000Hz左右,而射流过渡波形相对集中,能量绝大部分分布在3000Hz000Hz范围内。电弧声信号受传声器、保护气和焊接飞溅影响较大,性能良好的传声器在做到对信号的有效辨识的同时,还可以达到对噪声的有效屏蔽;保护气流量过小,电弧燃烧不稳定,电弧声时断时续;过大,容易焊穿,伴有“口哨”声响。焊接飞溅对电弧声信号幅度有增大作用。飞溅源于液态金属的爆破,在局部瞬间气体膨胀,将热能转化为机械能,并以波动形式传播出去。阐述了电弧声产生机理。电弧声是气体放电的伴生物,是等离子体集体振荡以波形方式传播的结果,也是声源和声道共同作用的产物,其频谱特性主要取决于声道的频率响应。在此基础上,建立了电弧声线性产生模型,采用Levinson-Durbin递推算法提取了电弧声信号的线性预测系数,并用所得系数重构了声波信号,重构信号与原信号保持了波形和频谱特性的一致性。印证了电弧声信号的线性预测分析是对电弧声道系统的一个估计。

关键词： MIG焊电弧声信号采集产生机理