金线焊接差异对信号传输的影响分析与建模

在超声热键合的过程中，平行键合线的间距变化常常被忽略.间距变化对高频信号传输会产生较大影响，不容忽视.文中从建模分析和试验测试两个角度研究了平行键合线距离对电路信号传输的影响.基于电路的尺寸参数和材料参数，分别建立了不同间距平行键合线的电磁场数值计算模型和等效电路模型，计算和分析了两连接点间等效电感和电阻随间距和信号频率的变化关系，研究了平行键合线距离对电路信号完整性的影响. 模型仿真和试验测试结果表明，键合线之间的互感随着键合线间距增加而下降，从而导致两连接点之间的等效电感下降，电路信号完整性提升.     

基于LabView虚拟仪器的CO2焊接参数采集分析系统

描述了基于NI虚拟仪器的焊接参数采集分析系统。作者设计了焊接电流和焊接电压信号采集电路，并针对焊接过程的不同阶段，加入时刻标定信号，方便后续分析，并在文中详细介绍了系统的软件流程。通过实际焊接试验，实时采集和显示各个信号波形，同时系统能够对相应的焊接电流和焊接电压进行统计分析运算，得到研究所关心的焊接过程特征参数以及对焊接过程主要参数的概率密度分布图。试验表明该系统工作稳定，采集数据完整可靠。     

超声波金属焊接信号采集与分析系统

为了对超声波金属焊接过程进行分析并提取反应焊接质量的特征值,设计了一种基于LabVIEW的数据采集系统,主要包括传感器、信号调理电路、数据采集卡、系统主程序等四部分.本系统实现了对超声波金属焊接过程参数的采集、显示、存储和分析.采用小波分析的方法对电流信号进行分解,探索电流信号与焊接质量相关联的特征.超声波金属焊接试验结果表明,采集系统能够对多路信号进行同步准确的采集和初步分析;电流信号基频频率段信号的幅值,变化趋势在一定程度上反应焊接质量,电流信号基频频率段信号有效平均值过小或者变化趋势不明显都将导致焊接失效.     

热超声倒装键合工具和芯片振动的频率特征

采用激光多普勒振动测量系统,监测了热超声倒装键合过程工具末端和芯片的振动速度。由工具和芯片的振动速度有效值曲线,发现了“速度分离”现象,即键合启动数毫秒后,芯片的振动速度突然下降而工具的振动速度继续增大;“速度分离”表明金凸点／焊盘界面已初步形成键合强度。研究了工具和芯片振动速度信号的频率特征,发现芯片振动信号的3倍频成分的产生时刻就是“速度分离”发生的时刻,小键合力有利于“速度分离”发生,也就是有利于初始键合强度的形成,提出了以3倍频产生时刻为临界点的变键合力加载思路。     

基于虚拟仪器技术的新型焊机检测装置

简单分析了目前电焊机检测设备存在的问题,并利用虚拟仪器技术对现有设备进行了全面的技术改造：采用电流型LEM传感器检测电流和电压信号,利用计算机配合高速数据采集卡采集数据,然后通过软件进行数据处理,根据电流电压有效值定义和有功功率定义等直接获取电焊机参数,在计算机的虚拟仪器面板上同时显示电焊机电流、电压、功率、功率因素、波形畸变率等参数和瞬时信号波形,并对所测信息进行统计处理和其它实用分析。     

基于时频分析的CO2焊接电弧信息提取

利用Choi-Williams分布二次型时频分析方法研究CO2焊接过程所采集的电弧电压信号,获得信号的时频分布图。通过时频图像信息提取,进一步获得焊接过程特征信息,即信号的能量谱密度和瞬时频率估计。结果表明,利用Choi-Williams分布可以描述弧焊过程中电弧电压信号的时频能量分布。在时频分析基础上进行电弧信息提取,可以得到短路、断弧等物理现象的时间特征及瞬时频率信息。电弧特征信息的奇异点表现出明显不同的瞬时频率特性,以此界定电弧物理过程。     

基于PIC16F883单片机的弧焊过程电弧参数监测系统

研发了一套应用于弧焊过程的电弧参数监测系统。该系统选用霍尔电压传感器和霍尔电流传感器分别采集电弧电压和焊接电流;设计电弧电压和焊接电流的信号调理电路以及以单片机(PIC16F883)为核心的数据采集电路;经串行发送串口RS-232向上位机发送数据。此外,为了避免TIG焊机引弧时高频高压对数据采集电路的影响,通过接触器触点的通断实现物理隔离,进而保护电弧参数监测系统。试验表明,系统的实时性较好,抗干扰能力强,可满足实际焊接生产中长时间、不间断地实时采集与监测焊接电弧参数的需要。     

超声键合换能系统的非稳态特性试验

测得超声键合振动系统的输入电流、电压,用激光多普勒测速仪测得换能杆系统的响应速度,研究了超声引线键合工艺中超声振动系统的非稳态动力学特性.据此对超声加卸载过程分段,进行频谱分析和非稳态特性建模,并研究了相关的试验方法.结果表明,振动系统拟共振态腹点的速度均方值可作为系统机械能的等效量,供系统动力学特性试验研究;快速键合时系统惯性使功率源的开关不等同于键合机超声振动系统的启停.这些均有助于键合机换能系统的工艺建模和优化.     

一种新型传感器在CO_2焊数据采集中的应用

笔者研制了一种新型实时采集焊接过程中电信号的焊接电弧传感器,并详细介绍了其信号调理电路的工作原理。以图形化语言的LabVIEW软件为平台,设计了焊接电流、电弧电压信号的采集及分析系统。试验证明,所设计的传感器抗干扰能力强,采集的电流、电压信号线性度好,精确度高。     

PAW受控脉冲穿孔状态的检测与控制

根据受控脉冲穿孔的控制策略,研制出等离子弧焊接(PAW)小孔状态的检测与控制系统,采用等离子弧尾焰电压作为表征小孔状态的传感检测信号,对不同焊接电流作用下的焊接过程进行实时监测,系统可以同时采集焊接电流和尾焰电压信号,并对信号进行分析、处理,建立了焊接电流、尾焰电压和背面熔宽三者之间的定量关系曲线.结果表明,尾焰电压信号能够迅速准确地反映出小孔状态和焊缝背面熔宽.根据检测试验得到的数据,建立穿孔型PAW焊接闭环控制系统,通过对普通平板和改变散热条件工件进行闭环控制焊接试验,获得了适当的焊缝背面熔宽及良好的焊缝质量,证明了该系统运行稳定、可靠.     

交变磁场测量系统的设计及其微弱信号的检测方法

为了满足ACFM缺陷电磁信号分析的需要,设计和开发了一套微弱信号检测和处理系统。此系统通过传感器拾取由缺陷扰动而引起的磁场畸变信号,经过信号调理电路调理后由数据采集卡进行采集,然后应用Labview软件模块对采集的数据进行分析处理,从而得出缺陷信息。试验结果表明,该套系统对微弱信号采集具有较高的灵敏度,实现了对mV级微弱感应电压信号的提取和对噪声的抑制。     

一种逆变CO2焊机IGBT驱动电路设计

根据逆变CO2焊机IGBT的工作特点,分析了逆变CO2焊机IGBT的驱动要求,设计了一套由分离元件构成的逆变CO2焊机IGBT驱动电路.由DSP产生的两路PWM信号首先经分频电路进行分频,再经电气隔离与电压调整电路进行信号调理,最后经变压器隔离放大电路进行电气隔离和电压调整放大,最终可获得逆变焊机IGBT安全可靠工作的PWM驱动信号.根据设计,制作了全套驱动电路,采用20 kHz工作频率进行试验.试验结果表明,获得的IGBT驱动信号的栅极正负偏压、栅极电压上升时间以及信号同步性和抗干扰性均符合设计要求,能够安全可靠地驱动逆变CO2焊机IGBT工作.     

铝合金电阻点焊压力信号的动态特征分析

基于点焊焊接过程信息采集系统，研究铝合金电阻点焊压力信号的动态特征. 从时、频域角度对比分析飞溅焊点和正常焊点的压力信号，发现飞溅焊点压力信号会发生突变并具备明显的特征频率，而正常焊点无明显相关特征；采用db5小波对压力信号进行7层分解，获得不同频带下压力信号的时、频域波形及各层细节信号的能量比. 结果表明，根据信号的不同形态和特征，提取通电阶段压力信号的标准差、小波分解细节信号目标层的峰-峰值、能量比的最高值以及其所在层数，均可作为识别飞溅缺陷的特征指标.     

基于小波变换的齿轮箱故障诊断

时域同步平均(Time Synchronous Averaging,TSA)信号只包含齿轮啮合频率信号和倍频信号,若齿轮出现故障,会使TSA信号得到某种程度的调制.文章将连续小波变换应用于齿轮箱振动采样的TSA信号,检测和分析齿轮箱的轮齿缺陷,设计并制作齿轮箱故障诊断试验台,通过齿轮全运行周期啮合试验,利用LABVIEW虚拟仪器采集系统采集振动信号,然后利用MATLAB编写相应的程序,绘制出所需信号的波形图,对所采集的数据文件进行信号分析处理,以达到齿轮箱故障诊断的目的,并验证了小波变换对齿轮故障诊断的有效性.     

基于USB2.0的线阵CCD数据采集系统驱动电路设计

设计基于USB2.0的线阵CCD数据采集系统的驱动电路,重点介绍系统的整体设计思路和驱动电路的实现。以复杂可编程逻辑器件(CPLD)为核心,充分发挥其可编程的技术特性。实验结果表明:该电路符合设计要求,具有很强的实用性。     

平台倾角虚拟测量技术研究

提出了将称重传感器用于倾角虚拟测量的设想,研究了平台倾角虚拟测量系统中的信号及误差处理理论,并通过试验验证了方案的可行性。试验中,数据采集、处理、显示等都通过软件实现,且能在此平台上开发出测量其它参量的虚拟仪器,大大减小了仪器成本。     

基于多传感器技术的搅拌摩擦焊在线监测系统开发

搅拌摩擦焊连接是一个涉及多物理场的耦合过程,很有必要对这一过程中温度信号、声发射信号、振动信号进行采集与研究。详细地介绍了基于Lab VIEW虚拟仪器技术的搅拌摩擦焊在线监测系统的设计与开发。主要硬件有研华PCI-1714数据采集卡、红外线温度传感器、声发射传感器、加速度传感器及其相应的信号调理与放大电路。系统可实现多种信号数据的采集、数据处理、实时显示和数据保存,并且通过7022铝合金焊接实验验证了所开发系统的可靠性与精确度,为构建焊接加工预判系统提供了实验依据。     

直线时栅位移传感器正交激励信号源设计

时栅激励信号质量直接影响时栅磁场运动匀速性,进而决定时栅位移测量精度,因而研究高精度时栅激励信号源对于提高时栅传感器测量精度具有重要意义。针对直线时栅传感器对正交激励信号高质量的要求,采用直接频率合成技术设计满足要求的正交激励信号源。并且设计了一种有源带通滤波器用来消除干扰,提高信号质量。设计的正交激励信号具有幅值和频率可任意调节,并且具有精度较高,设计简单方便的特点。通过FPGA芯片将时栅传感器激励信号源与信号处理电路的一体化设计,最大限度地缩小时栅信号处理电路体积,并提高工作可靠性。仿真和实验结果证明了设计的有效性。这种设计方法可广泛应用于许多需要高质量激励信号的应用场合。     

焊接现场视频信号的远距离传输技术

在焊接测控系统中使用双绞线传输视频信号，抗干扰能力强，传输距离远。基本原理为在发送端将单端的视频信号转换成差分信号并通过双绞线传输，在接收端则将差分信号转换成单端视频信号。介绍了平衡发送驱动器和差分信号接收器的设计技术。设计的关键在于在发送端要对高频信号预提升，在接收端要进行信号补偿。     

基于声发射和振动信号的振动钻削钻头故障诊断试验研究

针对钻削过程中钻头状态监测问题,基于声发射采集系统和振动采集系统设计超声轴向振动钻削钻头故障监测装置,分别应用完整钻头和故障钻头进行45钢板的超声振动钻削对比试验,采集不同钻头状态的AE和振动信号,通过时域分析、频域分析和小波分解,分析故障钻头对AE和振动信号的影响。试验结果表明：通过AE和振动信号判别钻头状态,判别结果与实际一致,能够实现钻头的故障诊断。