弧焊環(huán)境電磁場超低頻測量儀器的研制.pdf

1、焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、鐵路橋梁、汽車、船舶等領(lǐng)域,并被形象地稱之為“工業(yè)縫紉機(jī)”。電弧焊接作為焊接的一種,其方法和過程多種多樣,弧焊電源輸出電流的復(fù)雜性導(dǎo)致了弧焊現(xiàn)場電磁環(huán)境的多樣性?，F(xiàn)有的研究表明,長期暴露在這種電磁環(huán)境下,對人體健康產(chǎn)生不利影響,因此,電磁場測量技術(shù)成為目前焊接領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),研究和開發(fā)精度高、穩(wěn)定性好、靈敏度強(qiáng)、使用簡單、成本低廉的磁場測量儀器有著深遠(yuǎn)的意義。
　　 本文主要是在結(jié)合電磁場理論、分析弧

2、焊環(huán)境電磁場特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,研制了一套電磁場測量系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)的時(shí)變磁場測量系統(tǒng)包括軟硬件兩部分。系統(tǒng)硬件部分包括磁場傳感器、濾波電路和數(shù)據(jù)采集卡;系統(tǒng)軟件部分是采用美國國家儀器公司的LabVIEW軟件環(huán)境,完成對采集數(shù)據(jù)的時(shí)域、頻域顯示、保存等功能,濾波單元的程序編寫是基于AVR-GCC的C語言設(shè)計(jì)軟件,在實(shí)現(xiàn)截止頻率可調(diào)的基礎(chǔ)上,完成對弧焊環(huán)境電磁場測量過程中噪聲干擾的有效濾波。
　　 通過對磁場測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程和最終的實(shí)踐

3、應(yīng)用,本課題取得了如下進(jìn)展:
　　 1、針對弧焊過程電磁環(huán)境復(fù)雜性的特點(diǎn),為了將信號中不需要的成分濾除,以提高測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度,設(shè)計(jì)了一個(gè)八階低通開關(guān)電容濾波器,有效地濾除了電磁環(huán)境中的噪聲信號。
　　 2、根據(jù)弧焊過程電磁環(huán)境的時(shí)域、頻域特性,制定了適合弧焊環(huán)境的測量方案,以弧焊設(shè)備輸出端直電纜周圍磁場為檢測對象,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的電磁測量系統(tǒng)可以測量最高50KHz的磁場。
　　 3、實(shí)驗(yàn)表明,電纜周圍的磁場不

4、僅和電流大小有關(guān)系還和電流的波形有關(guān)系。當(dāng)焊接電源輸出同樣頻率的不同波形時(shí),電流波形的高次諧波分布不同,導(dǎo)致焊接電纜周圍的磁場頻譜分布不同。電流變化的上升和下降沿越陡峭,即上升和下降時(shí)間越短,則磁場的高次諧波分量越大。測量表明當(dāng)弧焊作業(yè)時(shí)相同頻率的焊接電流,不同的電流大小和不同的電流波形,所產(chǎn)生的電磁場對人體的影響不同。
　　 本測量系統(tǒng)具有軟硬件相結(jié)合的特點(diǎn),重復(fù)性較好,為磁場測量儀器的研究和開發(fā)奠定了初步基礎(chǔ),并為焊接電磁環(huán)