CN106199355B - 静电探针差动测量方法 - Google Patents

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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing

Abstract

静电探针差动测量方法，步骤为：1）准备局部瓷质阳极氧化处理的铝丝探针，铝丝探针轴向二分之一表面形成绝缘膜，其余部分为导电表面；2）将步骤1）的铝丝探针缠绕于驱动轮，并与采样电阻串联；3）在驱动轮带动下，铝丝探针沿自身轴向做匀速平移；4）将铝丝探针置于电弧截面内，当前测量时刻为、流经铝丝探针的电流值为、导电表面积为；下一测量时刻为、流经铝丝探针的电流值为、导电表面积为；和的电流差值为，定义铝丝探针的导电表面积差值为；5）获得和的电流差值；6）获得当前测量时刻和下一测量时刻铝丝探针导电表面积差值；铝丝探针的电流差值即为铝丝探针的导电表面积等于时测定的电流；具有方法简单、精度高和操作简便的特点。

Description

静电探针差动测量方法
技术领域
本发明属于电弧焊技术领域，具体涉及静电探针差动测量方法，一种电弧物理特性参数的测量方法。
背景技术
静电探针是一种用于测定焊接电弧物理特性参数的试验方法，通过分析静电探针伏安特性曲线、以及施加偏置电压时的探针电流，可以获得电弧温度、电流密度分布范围等物理特性参数。
静电探针试验方法采用插入电弧的金属丝作为探针，通过金属丝导电表面收集电弧中的带电粒子，并在测量回路中产生电压电流信号。金属丝导电表面积越小，测定的电压电流信号越能反映电弧物理特性参数的局域分布特征。常规的静电探针多采取金属丝覆套绝缘物或局部阳极氧化处理的方式减小导电表面积，效果有限且工艺复杂。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供静电探针差动测量方法，用于减小探针导电表面积，具有方法简单、精度高和操作简便的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：静电探针差动测量方法，包括以下步骤：
1）准备局部瓷质阳极氧化处理的铝丝探针，铝丝探针轴向二分之一表面形成绝缘膜，其余部分为导电表面，定义铝丝探针半径为；
2）将步骤1）的铝丝探针缠绕于驱动轮，并与采样电阻串联；
3）铝丝探针在驱动轮的带动下，沿铝丝探针轴向进行匀速平移，定义铝丝探针平移速度为；
4）将铝丝探针置于电弧截面内某一位置，定义当前测量时刻为 ；定义当前测量时刻流经铝丝探针的电流值为，可通过采样电阻测定；定义当前测量时刻电弧截面内铝丝探针的导电表面积为；
保持铝丝探针在电弧截面内位置不变，当铝丝探针沿自身轴向平移时，定义下一测量时刻为，定义下一测量时刻流经铝丝探针的电流值为，可通过采样电阻测定；定义下一测量时刻电弧截面内铝丝探针的导电表面积为；
定义当前测量时刻和下一测量时刻所述铝丝探针的电流差值为，定义当前测量时刻和下一测量时刻电弧截面内所述铝丝探针的导电表面积差值为；
5）采用式(1)获得当前测量时刻和下一测量时刻所述铝丝探针的电流差值；
6）采用式(2)获得当前测量时刻和下一测量时刻电弧截面内所述铝丝探针导电表面积差值；
当前测量时刻和下一测量时刻所述铝丝探针的电流差值即为铝丝探针的导电表面积等于时测定的电流。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明提出的测量方法，在探针用铝丝直径和平移速度一定的条件下，只需通过减少铝丝探针电流的测量时间间隔（相邻测量时刻的时间间隔），即可达到减小探针导电表面积的目的，从而实现电弧物理特性参数的局域微量测量和分析，有利于提高探针测量结果的准确性，且操作简便。同时，本实施例得到的探针导电表面积远小于常规静电探针的导电表面积，因而与现有静电探针测量方法相比，精度更高。
附图说明
图1为本发明实施例中对当前测量时刻电弧物理特性参数进行测量的示意图。
图2为本发明实施例中对下一测量时刻电弧物理特性参数进行测量的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
本实施例是采用静电探针差动测量方法测定电弧某一横截面内的探针电流，本实施例工况为电弧弧长5 mm，电弧电流150 A，保护气流量10L/min，钨极直径m，钨极尖端角度60°，直流正接，所述铝丝探针直径m，沿铝丝探针轴向平移速度3 m/s。
参考图1、2，静电探针差动测量方法，包括以下步骤：
1）铝丝探针经过瓷质阳极氧化处理，在铝丝探针轴向二分之一表面形成绝缘膜110，其余部分则为导电表面120，定义铝丝探针半径为；
2）将步骤1）的铝丝探针缠绕于驱动轮，铝丝探针与采样电阻130串联，流经采样电阻130的电流即为铝丝探针电流；
3）驱动轮带动铝丝探针沿铝丝探针轴向在电弧截面140内做匀速平移，定义铝丝探针平移速度为；
4）当前测量时刻为，电弧截面内所述铝丝探针导电表面积为，测定的所述铝丝探针电流值为；
保持铝丝探针在电弧截面内位置不变，当铝丝探针沿自身轴向平移时，定义下一测量时刻，电弧截面内所述铝丝探针导电表面积为，测定的铝丝探针电流为；
5）采用式(1)计算得到当前测量时刻和下一测量时刻所述铝丝探针电流差值；
6）采用式(2)计算当前测量时刻和下一测量时刻电弧截面内所述铝丝探针导电表面积差值。
本实施例中，当前测量时刻和下一测量时刻的时间间隔为s，因而由式(2)得到的当前测量时刻和下一测量时刻电弧截面内所述铝丝探针导电表面积差值，测量的铝丝探针电流值为。
参见图1、2，图1、2中x、y为坐标轴，O为坐标原点。

Claims (1)

1.静电探针差动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）准备局部瓷质阳极氧化处理的铝丝探针，铝丝探针轴向二分之一表面形成绝缘膜，其余部分为导电表面，定义铝丝探针半径为；
2）将步骤1）的铝丝探针缠绕于驱动轮，并与采样电阻串联；
3）铝丝探针在驱动轮的带动下，沿铝丝探针轴向在电弧截面内进行匀速平移，定义铝丝探针平移速度为；
4）将铝丝探针置于电弧截面内，定义当前测量时刻为 ；定义当前测量时刻流经铝丝探针的电流值为，可通过采样电阻测定；定义当前测量时刻电弧截面内铝丝探针的导电表面积为；
保持铝丝探针在电弧截面内位置不变，当铝丝探针沿自身轴向平移时，定义下一测量时刻为，定义下一测量时刻流经铝丝探针的电流值为，可通过采样电阻测定；定义下一测量时刻电弧截面内铝丝探针的导电表面积为；
定义当前测量时刻和下一测量时刻所述铝丝探针的电流差值为，定义当前测量时刻和下一测量时刻电弧截面内所述铝丝探针的导电表面积差值为；
5）采用式(1)获得当前测量时刻和下一测量时刻所述铝丝探针的电流差值；
(1)
6）采用式(2)获得当前测量时刻和下一测量时刻电弧截面内所述铝丝探针导电表面积差值；
(2)
当前测量时刻和下一测量时刻所述铝丝探针的电流差值即为铝丝探针导电表面积等于时测定的电流。
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