本發(fā)明屬于電弧焊技術領域，具體涉及靜電探針差動測量方法，一種電弧物理特性參數(shù)的測量方法。

背景技術：

靜電探針是一種用于測定焊接電弧物理特性參數(shù)的試驗方法，通過分析靜電探針伏安特性曲線、以及施加偏置電壓時的探針電流，可以獲得電弧溫度、電流密度分布范圍等物理特性參數(shù)。

靜電探針試驗方法采用插入電弧的金屬絲作為探針，通過金屬絲導電表面收集電弧中的帶電粒子，并在測量回路中產(chǎn)生電壓電流信號。金屬絲導電表面積越小，測定的電壓電流信號越能反映電弧物理特性參數(shù)的局域分布特征。常規(guī)的靜電探針多采取金屬絲覆套絕緣物或局部陽極氧化處理的方式減小導電表面積，效果有限且工藝復雜。

技術實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供靜電探針差動測量方法，用于減小探針導電表面積，具有方法簡單、精度高和操作簡便的特點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：靜電探針差動測量方法，包括以下步驟：

1）準備局部瓷質(zhì)陽極氧化處理的鋁絲探針，鋁絲探針軸向二分之一表面形成絕緣膜，其余部分為導電表面，定義鋁絲探針半徑為；

2）將步驟1）的鋁絲探針纏繞于驅(qū)動輪，并與采樣電阻串聯(lián)；

3）鋁絲探針在驅(qū)動輪的帶動下，沿鋁絲探針軸向進行勻速平移，定義鋁絲探針平移速度為；

4）將鋁絲探針置于電弧截面內(nèi)某一位置，定義當前測量時刻為 ；定義當前測量時刻流經(jīng)鋁絲探針的電流值為，可通過采樣電阻測定；定義當前測量時刻電弧截面內(nèi)鋁絲探針的導電表面積為；

保持鋁絲探針在電弧截面內(nèi)位置不變，當鋁絲探針沿自身軸向平移時，定義下一測量時刻為，定義下一測量時刻流經(jīng)鋁絲探針的電流值為，可通過采樣電阻測定；定義下一測量時刻電弧截面內(nèi)鋁絲探針的導電表面積為；

定義當前測量時刻和下一測量時刻所述鋁絲探針的電流差值為，定義當前測量時刻和下一測量時刻電弧截面內(nèi)所述鋁絲探針的導電表面積差值為；

5）采用式(1)獲得當前測量時刻和下一測量時刻所述鋁絲探針的電流差值；

6）采用式(2)獲得當前測量時刻和下一測量時刻電弧截面內(nèi)所述鋁絲探針導電表面積差值；

當前測量時刻和下一測量時刻所述鋁絲探針的電流差值即為鋁絲探針的導電表面積等于時測定的電流。

本發(fā)明的有益效果是：

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提出的測量方法，在探針用鋁絲直徑和平移速度一定的條件下，只需通過減少鋁絲探針電流的測量時間間隔（相鄰測量時刻的時間間隔），即可達到減小探針導電表面積的目的，從而實現(xiàn)電弧物理特性參數(shù)的局域微量測量和分析，有利于提高探針測量結(jié)果的準確性，且操作簡便。同時，本實施例得到的探針導電表面積遠小于常規(guī)靜電探針的導電表面積，因而與現(xiàn)有靜電探針測量方法相比，精度更高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中對當前測量時刻電弧物理特性參數(shù)進行測量的示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中對下一測量時刻電弧物理特性參數(shù)進行測量的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例一：

本實施例是采用靜電探針差動測量方法測定電弧某一橫截面內(nèi)的探針電流，本實施例工況為電弧弧長5 mm，電弧電流150 A，保護氣流量10L/min，鎢極直徑m，鎢極尖端角度60°，直流正接，所述鋁絲探針直徑m，沿鋁絲探針軸向平移速度3 m/s。

參考圖1、2，靜電探針差動測量方法，包括以下步驟：

1）鋁絲探針經(jīng)過瓷質(zhì)陽極氧化處理，在鋁絲探針軸向二分之一表面形成絕緣膜110，其余部分則為導電表面120，定義鋁絲探針半徑為；

2）將步驟1）的鋁絲探針纏繞于驅(qū)動輪，鋁絲探針與采樣電阻130串聯(lián)，流經(jīng)采樣電阻130的電流即為鋁絲探針電流；

3）驅(qū)動輪帶動鋁絲探針沿鋁絲探針軸向在電弧截面140內(nèi)做勻速平移，定義鋁絲探針平移速度為；

4）當前測量時刻為，電弧截面內(nèi)所述鋁絲探針導電表面積為，測定的所述鋁絲探針電流值為；

保持鋁絲探針在電弧截面內(nèi)位置不變，當鋁絲探針沿自身軸向平移時，定義下一測量時刻，電弧截面內(nèi)所述鋁絲探針導電表面積為，測定的鋁絲探針電流為；

5）采用式(1)計算得到當前測量時刻和下一測量時刻所述鋁絲探針電流差值；

6）采用式(2)計算當前測量時刻和下一測量時刻電弧截面內(nèi)所述鋁絲探針導電表面積差值。

本實施例中，當前測量時刻和下一測量時刻的時間間隔為s，因而由式(2)得到的當前測量時刻和下一測量時刻電弧截面內(nèi)所述鋁絲探針導電表面積差值，測量的鋁絲探針電流值為。

參見圖1、2，圖1、2中x、y為坐標軸，O為坐標原點。