梳状电容式焊条药皮含水量检测方法

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快速无损的检测方法,对于焊条药皮含水量的检测具有重要意义。本文提出一种新型的基于电容法的焊条药皮含水量检测方法,推理分析并验证了其工作原理。在此之上,设计了一种平面梳状电容检测焊条药皮含水量的检测方法,对其进行了结构优化并得出了传感器的结构参数。根据国标GB/T 5117-2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》中的要求,制定了失重法对待测焊条药皮的含水量进行标定,并使用常见的两种不同直径的J707焊条作为实验材料进行实验研究。最终实验结果表明,焊条药皮含水量小于2.3%时,待测焊条药皮含水量与平面梳状电容器所测焊条药皮对应的电容值具有线性关系。最后基于该型号焊条设计并制作了梳状电容焊条药皮含水量检测系统,传感器检测精度和误差符合工程应用要求。本文主要进行了四个方面的研究工作:(1)简述了目前已有的含水量检测理论,并对几种市面上成熟的水分检测仪进行了对比分析及研究,详细描述了历代的焊条含水量检测仪,最后提出一种新型平面梳状电容式测量焊条药皮含水量检测方法。(2)针对传感器原理与分类进行分析,得出梳状电容式焊条药皮含水量传感器设计方案,并对结构、原理、模型进行了分析,基于ANSYS maxwell软件进行了静电场有限元分析对结构参数进行了优化,为梳状电容器传感器的制作提供了依据。(3)依据国标GB/T 5117-2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》中的要求,进行标定实验,测定该梳状传感器的各项性能指标,最后确定了此传感器满足焊条药皮含水量检测的要求。在标定的过程中,使用三次多项式回归方程、一元线性回归方程和最小二乘法回归方程等误差分析方法,确定了待测焊条的药皮吸湿饱和点。(4)设计了梳状电容式焊条药皮含水量传感器检测系统。从硬件、软件方面对系统做了详细的介绍,实现了对传感器电容值的高精度检测。同时在软件上设计了数字滤波器模块,提高了系统的检测准确率,减小了系统检测的误差。
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