[發明專利]一種焊接電弧內部放電狀態的雙探針檢測裝置及檢測方法

在審

• 申請號: 202010133691.8
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111432542A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 陳明華;張之強;辛立軍;周岐;伍復發
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: H05H1/00
• 分類號: H05H1/00;G01T1/29;G01R19/00;G01N27/70
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 周婷

本發明公開了一種焊接電弧內部放電狀態的雙探針檢測裝置包括：三維定位臺，其與待檢測的電弧等離子體間隔設置；運動位移臺，其設置在三維定位臺上，通過三維定位臺進行定位；支架，其安裝在運動位移臺上，并且能夠在運動位移臺的驅動下旋轉以及靠近或遠離電弧等離子體；探針機構，其固定安裝在支架上，探針機構包括平行間隔設置的兩個探針；檢測電路，其用于為探針提供電壓，并且能夠實時檢測電路中的電流及電壓；其中，探針采用耐高溫金屬材質；兩個探針的一端分別與檢測電路連接，另一端分別支架的帶動下伸入或遠離電弧等離子體；在檢測時，兩個探針及兩個探針之間的電弧等離子體串聯，并且與檢測電路連接形成回路。

技術領域

本發明屬于焊接電弧內部放電狀態檢測技術領域，特別涉及一種焊接電弧內部放電狀態的雙探針檢測裝置及檢測方法。

背景技術

電弧等離子體是電弧的一種特殊形式，它具有溫度高、能流密度高、化學性高和可控性好等特點，在高性能的制造加工(焊接、切割、噴涂、刨削、增材制造)、固廢資源化處理、煤的清潔化處理、火電站燃煤點火等方面具有廣闊的應用前景。而能否應用、應用效果的好壞由電弧等離子體區域的電位、帶電粒子的溫度和密度等信息參數直接決定。因此,準確可靠地檢測電弧等離子體的參數不僅有利于電弧等離子體基礎特性研究,而且對等離子體應用工藝技術的改進和創新也十分重要。

電弧等離子屬于熱等離子體，溫度一般可達到10³-10⁵K，由于溫度較高，當今研究者對電弧等離子體內部放電狀態參數信息的檢測技術和方法的研究遠遠落后于其應用方面，對電弧等離子體內部微區域的物理狀態的研究大多停留在假設和猜想層面。部分研究者采用光譜診斷的方法研究電弧等離子體，該方法只能對等離子體局部區域進行檢測，檢測的區域內溫度、壓力等看作均勻，無法定點定位準確的檢測等離子體中的電位、帶電粒子的溫度和密度等狀態信息。

以往探針法檢測等離子體時，通常是用來檢測較低溫度的等離子體。然而，電弧等離子體具有較高的溫度、高輻射強度和高粒子密度。在這種情況下，普通的探針無法達到檢測要求。常規的探針法檢測等離子體時采用單探針法，實驗數據的采集和處理比較復雜和繁瑣。

另外，以往探針法檢測等離子體是將探針固定于等離子體某一固定的部位，只能對均勻等離子體進行信息采集。無法實現對電弧等離子體精確定點定位和定面弧形掃描信息采集。從而不能更加準確得到等離子體電離區域復雜的電位、電子溫度和密度分布狀態信息。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種焊接電弧內部放電狀態的雙探針檢測裝置，其通過耐高溫的金屬雙探針結構使電弧等離子體內部某一點(微小區域)的帶電粒子定向運動并在探測電路中形成回路，并且通過檢測電路和運動位移臺配合實現電弧等離子體精確定點定位和定面弧形掃描信息采集，從而能夠對電弧等離子體內部放電狀態的準確檢測。

本發明的目的之二是提供一種焊接電弧內部放電狀態的檢測方法，通過控制探針運動實現不同位置和不同平面下弧形區域的等離子體信息檢測；測量探針上等離子體的電壓和電流數值獲得U-I特性曲線，能夠獲得被測位置等離子體中的電位、帶電粒子的溫度和密度信息。

本發明提供的技術方案為：

一種焊接電弧內部放電狀態的雙探針檢測裝置，包括：

三維定位臺，其與待檢測的電弧等離子體間隔設置；

運動位移臺，其固定設置在所述三維定位臺上，通過所述三維定位臺進行定位；

支架，其安裝在所述運動位移臺上，并且能夠在所述運動位移臺的驅動下旋轉以及靠近或遠離所述電弧等離子體；

探針機構，其固定安裝在所述支架上，所述探針機構包括平行間隔設置的兩個探針；

檢測電路，其用于為所述探針提供電壓，并且能夠實時檢測電路中的電流及電壓；