[doc格式] 自动变光焊接护目镜光阀响应特性测试仪的研制

[doc] 自动变光焊接护目镜光阀响应特性测试仪的研制 自动变光焊接护目镜光阀响应特性测试仪 的研制 第34麓中国技术 GY20089CHINAMEASUREMENTTESTINGTECHNOLOGY年月&VoI.34No.5Sept.2008 自动变光焊接护目镜光阀响应特性测试仪的研制 王桂芬?,梅灿华-,金士良,洪跃,宋毅,唐一鸣,蒋瑞靓 (1.上海市安全生产科学研究所,上海200233;2.上海大学,上海200072) 摘要:为了能准确的反映自动变光焊接护目镜的光阀响应速度,通过对其响应特性的研究,提出了响应时间和保 持时间的精确定义,并运用光源系统,放大电路系统和信号处理系统,设计了自动变光焊接护目镜光阀响应特性测 试仪的硬件系统和软件系统,能精确地测试响应时间和保持时间. 关键词:自动变光;焊接护目镜;响应时间;保持时间;测试 中图分类号:TG408.1;TM930.126文献标识码:A文章编号:1672--4984(2008)05-0079-03 Studyingonlightvalveresponsecharacteristicstestingdeviceforautomatic light-transformingweldingblinkers WANGGui—fen,MEICan—hua.,J/NShi—liand,HONGYue.,SONGYi,TANGYi—rain.,JIANGRui—liang’ (1.ShanghaiInstituteofWorkSafetyScience,Shanghai200233,China; 2.ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China) Abstract:InordertOaccuratelyreflecttheresponsespeedoflightvalveinautomaticlight-transformingwelding blinkersandstudyonitsresponsefeatures.arefineddefinitionsystemonitsresponsetimeandholdingtimew88 established.Thehardwareandsoftwaresystemsoftestingdeviceoflightvalveresponsecharacteristicsofautomatic light-transformingweldingblinkersweredesigned,whichcouldaccuratelytestitsresponsetimeandholdingtime throughusingoftheopticalresources,enlargementcircuitsystemandsignalsolutionsystem. Keywords:AutOmatictransform;Weldingblinkers;Responsetime;Holdingtime;Test 1引言 自动变光焊接护目镜现在已广泛地应用于焊 接行业,逐步替代普通的焊接护目镜.自动变光焊 接护目镜片的特点:由弧光的引发和熄灭来自动控 制护目镜的翻转,实现明态和暗态的转换.焊工能 在焊接前以及焊接过程中,始终清楚地进行观察, 提高工作效率和焊接质量,同时也有效地避免了电 光性眼炎的发生. 自动变光焊接护目镜的响应特性主要包含响 应时间和保持时间,是判定镜片质量的一个重要技 术参数.本文研制的测试仪,能对自动焊接护目镜 片响应特性进行精确的测试. 2响应时间和保持时间 对于自动变光焊接护目镜镜片光阀来说,有两 个重要的反映变光响应特性的参数:响应时间和保 收稿日期:2008-01-22;收到修改稿日期:2008—04—07 作者简介:王桂芬(1965一),女,高级工程师,主要从事劳动防 护用品的产品标准制修订,劳动防护用品的测试方法的研究 以及检测机构的质量体系运行的管理工作. 持时间.这两个参数的大小直接决定了光阀质量的 好坏. 响应时间是指光阀明态时,从光检测器接受弧 光信号到光阀变为暗态所需的时间间隔.响应时间 关系到焊工引弧时受到强可见光瞬间照射的时间, 也关系到焊工在焊接过程中能否清楚地进行观察, 能否彻底消除盲目引弧. 保持时间是指光阀暗态时,从光检测器除去弧 光信号到光阀变为明态所需的时间间隔.由于电弧 焊每秒钟要发生10,l5次瞬间短路,因此,保持时 间过短会使光阀发生频繁的变态,使焊工在操作时 会受瞬间的强可见光照射,选择一定的保持时间将 有利于连续的焊区观察和焊工防护. 3总体结构 自动变光焊接护目镜光阀响应特性测试仪由6 部分组成(如图1). 3.1光源系统 光源系统主要由背景光源和触发光源组成. 对于背景光源来说,其主要是用来模拟正常情况下 80中国测试技术2008年9月 f触发光源 光源系统{ L背景光源 f制冷系统 温度控制系统 L制热系统 r高精度直线导轨与夹持系统 样品室{ L被测护目镜 光电转换,信号放大系统 r数据采集系统 信号处理系统{ L数据分析处理计算系统 装置控制系统 图1测试仪总体结构 的日光信号.为了更好的反映护目镜的翻转输出特 性,选择了合适的背光光源,此背光光源符合标准 ISO/CIE10526光源A要求的白炽灯. 触发光源主要是产生模拟电弧光的光源.对于 模拟弧光光源来说,根据焊接时焊接弧光的特点和 有关的标准,拟定了三种选择:卤素灯,氙气灯 和闪光灯. 闪光灯的灯管是阴冷极发电管,灯管的两端分 别有金属的阴,阳两极.其密封的玻璃管内部充满 了发光强度很高的惰性气体(通常是氙,氪,氩等气 体).惰性气体在放电时,能发出瞬间的强烈闪光. 因属于放电发光,不用灯丝,故可反复使用万次以 上.闪光灯的发光量,通常以闪光指数来示,闪光 指数是根据闪光灯在瞬间发光的强度,由照射至被 摄体的距离与所用光圈系数相乘而得来的,通常用 符号GN表示,指数愈大,光量也愈大. 由以上分析可知,对于光源来说,没有灯丝的 氙气灯比功率要求高,使用寿命不长的卤素灯要 好,而氙气灯要通过高速快门来控制其开闭,这对 于高速快门的要求很高,而闪光灯的瞬时闪光能够 满足上述要求.鉴于欧洲标准中规定的光源要求, 综合闪光灯的闪光原理,采用灯管中充满氙气的闪 光灯作为测试平台的模拟电焊弧光光源. 3.2温度控制系统 由于焊接时的工作环境温度在一6?到+50?之 间,所以设置温度控制系统是非常必要的.温度控 制系统拟包括制冷系统和制热系统两部分,从而实 现不同温度的调节. 本测试仪中的温控系统采用循环水冷却,其 特点是:环保,节能的优点;可以检测的温度范围 为-10?到+55?,并可实现温度的程序控制;无振 动,噪音的优点.本装置的体积小,既可作为自动变 光护目镜光阀响应特性测试装置的控温装置,真实 反映护目镜环境的温度值,也可作为普通的微型调 温试验装置. 为了较精确的得到护目镜的环境温度,在放置 护目镜的样品室中放置温度传感器,以实时控制环 境的温度. 3.3样品室 样品室用来放置被测自动变光护目镜.样品室 是一个暗箱,防止杂散光对测试结果的影响. 为了便于护目镜片的固定和更换,采用高精度 的直线导轨与夹持系统.护目镜夹持机构可以在直 线导轨上滑动,通过在仪器外部的手动调节可以测 量护目镜上的不同位置测试点的响应特性,以求更 加精确.直线导轨系统可以使护目镜片沿其纵向移 动,便于取出和更换. 3.4光电转换,信号放大系统 为了便于信号的分析,利用光电转换元件将光 信号转换为便于处理的电信号,通过电信号的变化 来反映光强的变化;信号放大系统主要完成电信号 的放大,以获得较大的电信号进行后续分析. 3.5信号处理系统 信号处理系统由数据采集系统与数据分析处 理计算系统组成.数据采集系统可完成数据的AID 转换和数据的保存;而数据分析处理计算系统可完 成对采集到的数据的分析和最终响应时间的fl-~~. 3.6装置控制系统 为了使该仪器能够更好的协调工作,设计了一 套控制系统来控制各系统的工作,使之更加协调. 仪器各组成部分之间的关系如图2所示. 光源系统卜_——叫样品室卜——_-{光电转换,倩号放大系统 温度控制系统}装置控制系统卜叫信号处理系统L计算机 图2仪器各组成部分关系图 4结果与讨论 根据国内外的研究成果与企业的现实需求情 况,自动变光焊接护目镜光阀响应特性测试仪能满 足以下测试要求: ,?_,\,, L 仪 试 测 第34卷第5期王桂芬等:自动变光焊接护目镜光阀响应特性测试仪 的研制81 (1)放置护目镜的样品室透光窗口的尺寸为 90minx40[13.m; (2)在测试过程中,护目镜片的环境温度可控 制在一6?到+50?的范围内; (3)仪器的测量精度为0.1ms; (4)仪器在测量过程中产生的测量误差在~0.03ms 内. 5结束语 自动焊接变光护目镜光阀响应特性测试仪能 精确地检测和分析自动焊接变光护目镜片的关键 技术指标——响应时间和保持时间,准确地反映自 动焊接变光护目镜的响应特性. 自动焊接变光护目镜光阀响应特性测试仪的 研制成功,为自动焊接变光护目镜生产,质量检测 提供保障,真正做到对焊工作业时的安全防护,降 低职业病的危害. 参考文献 [1]李树贤.变光焊接护目镜简介【J].中国个体防护装备, 1999(2):37—38. 【2]EN379:2003,Personaleye—protection—automaticwelding fi]ter~[S].2003. 【3】AS/NZS1338.1:1992,Filtersforeyepwtecters[S].1992. 【4】ANSIZ87.1-2003,Occupationalandeducationalpersonal eyeandfaceprotectiondevices[S].2003. [5】EN165:1995,Personaleye—protection—vocabulary[S]. 1995. 【6】ISO4850-1979,Personaleye-protectorsforweldingand relatedtechniques-filters-Utilizationandtransmittance requirements[S].1979. 【7】孙振伟.闪光灯的电路模型及其工作原理[J].电大理工, 2005.223(2):24—25. [8】8沈海平,戴顺林.边美娟.闪光灯特性曲线测定系统的 设计[J].光学仪器,2005,27(4):45-H48. 【9】木兰.铁电液晶光阀的研制【J】.光电子技术,1997,17 (3):224—228. 【10】吴勇强,杨海峰.氙闪光灯光电性能评价【J】.中国照明 电器.1999(3):11-15. (上接第74页) 工件的方向余弦,可缩小误差分析范围,使产品质 量分析更具针对性. 另外,在日常的方向余弦分析误差时,一般不 需进行上述详细的说明,对于一个熟练的工艺(质 量)分析人员,只需要把方向余弦角度算出,再结合 工件的具体加工情况,就可找到引起某项误差的原 因.目前,这一方法已经在笔者工作的企业中得到 广泛应用,有力地促进了产品质量提高. 4结束语 通过上面的介绍,我们可以清楚的知道正确获 得测针的方向余弦是标定和校正的关键,对测量机 的正常工作很重要;利用方向余弦来做零部件检测 的后期结果分析的实用办法,既可以说是对形位公 差概念的有益补充,也拓宽了工艺,质量人员对产 品质量分析的手段.至于在几何元素方向余弦角对 误差评定的量化问题上以及测量机中方向余弦还 有哪些用处,都还需做进一步的研究和探讨,也希 望获得同行的支持. 参考文献 [1】意大利COORD3公司.三坐标测量机用户手册【M】.都灵: 意大利COORD3公司,2000. [2】同济大学数学教研室.高等数学[M】.北京:高等教育出 版社,1988. [3]3陈达秀,李雅琴.公差与测量技术基础[M】.东营:石油大 学出版社,1994. [4】李洪.机械加工工艺手册【M】.北京:北京出版社,1990. [5】5王启平.机械制造工艺学[M】.哈尔滨:哈尔滨工业大学出 版社,1994.