图 2。5 利用扩束的激光做背景光源焊接过程高速摄像系统[36]

本文使用氙灯作为摄像用背景光源，氙灯使用普通逆变电源供电。该装置的缺点是使用高压脉冲引弧，会对计算机等设备造成干扰。图 2。6为该装置原理图。

图 2。6 氙灯作为背景光切割过程高速摄像系统     

本文使用的高速相机为FASTCAM公司生产的Super10KC，该相机的最大拍摄速度为每秒2000帧，可以满足对切割过程细节观察的需求。

实验过程中使用外部触发信号同时触发电信号采集系统和高速相机开始采集，便于事后对于电信号与图像信号的同步分析。

2。4 霍尔电流、电压传感器

霍尔元器件检测弧焊电源电流、电压信号越来越广泛，霍尔传感器是比较理想的快速检测电流信号和电压信号的传感器，它的核心部分是霍尔元器件。本实验选择霍尔电流传感器和霍尔电压传感器在进行水下切割时来检测实验时输出的电流和电压。

霍尔电流传感器有两种工作方式：一类是直接测量式霍尔电流传感器，另一类是磁场平衡式霍尔传感器模块，称为LEM传感器。

（1）直接测量式霍尔电流传感器的工作原理。当电流通过一根长导线时，被测电路的导线通过或围绕在聚磁环上，这时这根导线中电流I将会产生一个磁场B，该磁场B的大小与此电流I成正比，这个磁场B通过铁芯作用后，通电的霍尔器件受到这个磁场B作用时，霍尔电压值U就会通过霍尔元器件输出。论文网

霍尔元器件中通过的电流I是通过辅助恒流外加电源供给的。与被检测电流成正比的霍尔电压U一般会是毫伏级别的，使用时还需要通过信号放大器将信号放大。

霍尔元器件的一大特点是无惯性，因此它的隔离作用非常好。但是由于检测电流的方法是利用磁场的变化，因此在使用中需要采取一定的措施，防止外界的电磁干扰。

（2）LEM传感器是利用磁场平衡式的原理工作的。LEM传感器的主要特点是主电流回路时产生的磁场随时通过一个二次绕组所产生的磁场进行补偿，使霍尔元器件始终处于检测零磁通的条件下工作。

LEM电压传感器的工作原理利用了磁场平衡式的原理，但是需要将检测电压信号变为电流信号。LEM电压传感器有一次绕组的连接头，将被检测的电压由此输入，通过一次绕组连接的电阻转换为一次电流，一次电流产生的磁通量与霍尔电压经放大产生的二次电流，通过二次绕组产生的磁通量与一次电流产生的磁通相平衡，二次电流便能精确地反映一次绕组电压，即被检测电压。

本课题根据器材需求采用的是霍尔电流传感器和霍尔电压传感器。如下图2。7和2。8所示：

图2。7 霍尔电流传感器         图2。8 霍尔电压传感器     

图2。7所示为LT508-S6型电流传感器，检测的额定电流为500A，电流的检测范围为0~±800A，电源电压为±15V，二次额定电流为100mA。

LT508-S6型电流传感器的优势有：极好的精度；较好的线性度；低温漂；最佳的反应时间；宽频带；无插入损失；较强的抗干扰能力；电流过载能力好等。

图2。8所示为LV28-P型电压传感器，其电源电压为±15V，二次额定电流为25mA。LT508-S6型电流传感器和LV28-P型电压传感器的连接方法分别如图2。9，2。10所示。

电流传感器的接法：将焊机输出缆线穿过电流传感器中的孔，由此采集切割时电弧电流。本实验中电流传感器使用15V电源供电。

图2。9  LT508-S6型电流传感器连接方法

电压传感器接法：传感器的输入的一端接送丝机（焊枪），另一端接工件。由此采集切割时电弧电压。本实验中电压传感器也使用15V电源供电。