微型光纖光譜儀利用光譜法進(jìn)行焊接工藝檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)？
當(dāng)代焊接工藝是原材料生產(chǎn)加工運(yùn)用中常涉及的關(guān)鍵技術(shù)性其一，其發(fā)展趨勢(shì)最開(kāi)始追朔至20世紀(jì)六七十年代，這是在傳統(tǒng)式焊接工藝的基本上產(chǎn)生和發(fā)展趨勢(shì)起來(lái)的，是對(duì)傳統(tǒng)式技術(shù)性的改革創(chuàng)新和自主創(chuàng)新，其電焊焊接高效率更高，不容易形變，抗電磁干擾能力強(qiáng)，可達(dá)性較好。而來(lái)到20世紀(jì)70年代，當(dāng)代焊接工藝被立即運(yùn)用于低速檔電焊焊接和厚壁原材料電焊焊接?，F(xiàn)階段，隨之高新科技的發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)代焊接工藝被普遍在小車、貨輪、飛機(jī)場(chǎng)、高鐵動(dòng)車等精密生產(chǎn)制造行業(yè)，給大家的生活品質(zhì)產(chǎn)生了重特大提高。
金屬的焊接是通過(guò)電弧過(guò)程將電能轉(zhuǎn)化為足夠熔化焊條(或焊絲)和母材的熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電弧是一種強(qiáng)烈的氣體放電現(xiàn)象，焊接電弧中包含了一系列信息，如電信號(hào)，聲信號(hào)和光強(qiáng)信號(hào)。電弧等離子體粒子所處的能量狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，對(duì)外就會(huì)表現(xiàn)為各種形式的輻射現(xiàn)象。根據(jù)輻射機(jī)制及其粒子躍遷形式的不同,主要有激發(fā)輻射、復(fù)合輻射和韌致輻射3種模式，它們共同構(gòu)成了焊接電弧光譜信息。
一、激發(fā)輻射
激發(fā)輻射是原子或離子中處于激發(fā)態(tài)的電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)產(chǎn)生的一種輻射，躍遷前后電子都是處于束縛態(tài)。輻射產(chǎn)生的線光譜是分離的譜線，不同元素的原子存在不同的能級(jí)分布和不同的線光譜。
二、復(fù)合輻射
復(fù)合輻射是電子與離子碰撞并復(fù)合時(shí)產(chǎn)生的一種輻射，所產(chǎn)生的光譜為帶階梯的連續(xù)譜，碰撞前后電子由自由態(tài)進(jìn)入束縛態(tài)。
三、韌致輻射
韌致輻射是電子與離子在庫(kù)侖場(chǎng)中碰撞時(shí)加速或減速而產(chǎn)生的一種輻射，在碰撞前后電子都是自由的，所產(chǎn)生的光譜為連續(xù)光譜。
在多數(shù)情況下，通過(guò)傳統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)存在一定的局限性，例如射流，射滴和細(xì)顆粒過(guò)度中聲信號(hào)品質(zhì)不高，難以克服周圍環(huán)境噪聲干擾;光強(qiáng)信號(hào)只能在有限范圍內(nèi)反映;而電信號(hào)則不能得到反映。除此之外，傳統(tǒng)方法無(wú)法檢測(cè)對(duì)電弧有害氣體(N2，H2)。
為什么可以通過(guò)光纖光譜儀光譜法進(jìn)行檢測(cè)焊接工藝?有什么優(yōu)勢(shì)呢？
光譜法可以計(jì)算等離子體內(nèi)部溫度，粒子密度和成分等微觀狀態(tài)，而且選擇光譜法作為檢測(cè)方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1)靈敏度高，能檢測(cè)到濃度為百萬(wàn)分之一的粒子;2)選擇性好，不同元素的波長(zhǎng)不同;
2)信息豐富，能反映出溫度，粒子密度，壓力，焊接電弧的狀態(tài)以及內(nèi)部運(yùn)動(dòng)過(guò)程;
3)無(wú)介入性，間接測(cè)量。因此，利用光譜法提取分析電弧信號(hào)，不僅可以克服傳統(tǒng)方法的缺陷，還使得信息量大大增加，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。
電弧光譜的采集原理如下：電弧引燃后，等離子弧的輻射光通過(guò)檢測(cè)鏡頭進(jìn)入光譜儀，借助光譜儀把電弧光輻射分解為光譜后，再將數(shù)據(jù)傳入電腦，進(jìn)一步采用軟件進(jìn)行處理分析。主要由弧焊電源、檢測(cè)鏡頭、光譜儀和主控計(jì)算機(jī)構(gòu)成。
光纖光譜儀光譜法電弧光譜的采集關(guān)鍵參數(shù)
光譜儀的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)分別為波長(zhǎng)范圍、信噪比和靈敏度、分辨率、穩(wěn)定性、體積和靈活性、元素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。
一、波長(zhǎng)范圍
波長(zhǎng)范圍是光譜儀所能測(cè)量的波長(zhǎng)區(qū)間，一般為滿足多種需求，光譜儀可以探測(cè)的波長(zhǎng)范圍應(yīng)覆蓋紫外光、可見(jiàn)光和短波近紅外光(200-1100 nm)。
二、分辨率
光譜儀分辨率描述了光譜儀能夠分辨波長(zhǎng)的能力，分辨率過(guò)低會(huì)導(dǎo)致譜線峰值部位部分缺失，或因譜線分立性差而使特征譜線受到周圍近波長(zhǎng)譜線的影響，從而降低光譜定量分析的準(zhǔn)確性，通常情況光譜儀小于0.25 nm即可滿足需要。
三、信噪比和靈敏度
信噪比定義為：光譜儀在強(qiáng)光照射下，接近飽和時(shí)的信號(hào)的平均值與信號(hào)偏離平均值的抖動(dòng)(以標(biāo)準(zhǔn)偏差橫向)的比。信噪比過(guò)低會(huì)導(dǎo)致一些輻射不太強(qiáng)烈的特征信號(hào)“湮沒(méi)”在噪聲信號(hào)中而無(wú)法分辨提取。靈敏度描述了光譜儀把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能力，高的靈敏度有助于減小電路自身的噪聲對(duì)結(jié)果的影響。
微型光纖光譜儀做為一種興盛技術(shù)，擺脫了傳統(tǒng)式焊接工藝的局限，在當(dāng)代電焊焊接行業(yè)具備優(yōu)良的運(yùn)用市場(chǎng)前景。光纖光譜儀憑著其本身的優(yōu)質(zhì)特性，將會(huì)在各層面考慮顧客的要求;此外，隨著光纖光譜儀技術(shù)性在金屬激光焊接機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，針對(duì)全過(guò)程中等離子技術(shù)特點(diǎn)以及對(duì)電焊焊接結(jié)果危害的科學(xué)研究將會(huì)更為深層次和深入。
