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摘要
水下湿法焊接面临着缺少传感器的问题,开展相关研究对于水下焊接自动化具有重要意义。超声波相控阵(Ultrasonic Phased Array-PA)可以直接应用于水下,根据需要控制各阵元于特定时刻发出声波,可以实现在空间特定点的聚焦,与单体超声波传感器相比,PA具有工作效率高、控制方便灵活的优点,适合于作为焊缝检测用传感器。论文首先介绍了PA的声波干涉原理,结合仿真软件揭示了声波的聚焦精度与PA的形状、阵元个数、阵元间距以及时间分辨率之间的关系,并由此确定了PA的几何参数;然后设计了PA工作中所需的多个电路,基于CPLD实现了高分辨率的时钟,给出了声波的发送与接收电路以及各通道的门控方法。利用PA能够实现焊接工件表面的快速扫描,通过水下高精度的测距可以得到工件的表面形貌,进而获得焊缝的具体位置,PA应用于水下湿法焊接是可行的。
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单位华东交通大学机电学院; 浙江机电职业技术学院
