德国 汉诺威在线焊接质量分析仪 AH-XXV
概述：
汉诺威在线焊接质量分析仪通过对焊接工艺参数进行实时在线监测及数字化记录，并由分析软件对数据进行实时统计分析，是目前对焊接工艺过程进行计算机辅助监控和质量分析广泛应用的焊接质量分析仪器。主要实时测量焊接过程中的电参数（焊接电流、焊接电压），对瞬时值进行统计处理，得出幅值特征的概率密度分布曲线和时间特征的时间频数分布曲线，用来分析评价各种焊接材料、焊接电源、焊接工艺的电弧物理特性。
德国汉诺威大学的 Dietrich Rehfeldt教授（Prof. Dr. D. Rehfeldt）从1966年开始带领他的JOINING OF MATERIALS (JOM) 科研团队一直潜心于汉诺威焊接质量分析仪的开发与研制，在全球焊接行业享有盛誉，最新版本AH-XXV-2E，是目前国际上最先进的在线焊接质量分析与焊接过程测试仪器。
Rehfeldt教授还与北京工业大学焊接研究所一直进行国际合作，服务与中国境内的科院与教学。此外，北京工业大学的科研人员经过多年的潜心研究，专门研制出适合拍摄焊接用的氙灯白光背光光源，配合变焦微距镜头、近摄镜、减光镜、保护UV镜、全色滤镜等各种附件，与高速摄像机的各种外触发功能相协调，实现了高速摄像机对焊接过程熔滴和熔池动态变化过程的清晰观察与拍摄，并将焊接工程电参数的采集、分析与高速拍摄系统实现同步与软件对接，形成了一套完整的焊接过程研究与质量控制的解决方案。
主要应用于：
气体保护焊，手工电弧焊，氩弧焊，埋弧焊等
焊接过程的分析和监测；
焊接材料质量评定；
焊接工艺优化与验证；
焊接电源校准和诊断。
汉诺威在线焊接质量分析仪硬件：
硬件配置：
u 电压传感器：±128V
u 电流传感器：±1000A
u 隔离变压器：500VA
u 工控服务器：处理器AMDA8 5600K，8G内存、1TB硬盘
u 操作系统：MS-Windows 7专业版
u 12位A/D卡 16个通道，最大采样频率：330kHz。 最短采样间隔：单通道3.2微秒
u 传感器信号调节单元
u 同轴电缆
技术参数：
u 测量范围：
电压：双极性-128V～128V单极性0V～128V
电流：双极性-1000A～1000A 单极性0A～1000A
u 测量精度：电压U≤2% V， 电流I≤2% A
连接示意图。
电压信号由同轴电缆1 通过带分压器和保护电路的低通滤波器接到AH的通道1。
电流信号由同轴电缆2 通过电流传感器与AH的通道2相接。
焊接过程测试与分析软件AH-XXV-2E
测试参数：
数据采集和焊接过程信号统计分析程序，可测试以下参数：
u 焊接电压值Us(t)
u 焊接电流值is(t)
u 短路时间T1
u 燃弧时间T2
u 加权燃弧时间T3
u 过渡周期Tc
各个时间参数的意义：
u 在燃弧时间T2（us(t)
> UN）内母材和填充材料被熔化
u 在短路时间T1（Us(t)
< UN）内，熔滴过渡到熔池（T1 > T1MIN）或只是以很短时间与熔池接触一下（T1 < T1MIN）
u 加权燃弧时间T3 描述的是两个较长的短路时间（T1 > T1MIN）之间的区域，瞬间短路的时间（T1 < T1MIN）也计在加权燃弧时间T3 内。
u 过渡周期Tc 由T3 和T1 构成
以上四个时间参数最多分为1024 个组。
数据统计：
u 焊接电压概率密度分布PDD n(u)
u 焊接电流概率密度分布n(i)
u 短路时间频数分布CFD N(T1)
u 燃弧时间频数分布N(T2)
u 加权燃弧时间频数分布N(T3)
u 过渡周期频数分布N(Tc)
信号评估的原理图
数据统计值
u 平均值m
u 标准偏差s
u 变异系数s / m
u 最大概率密度
u 最大概率的组
u 测试参数的最大、最小值
在统计分析中，图表可随意放大缩小，可只显示用户感兴趣的部分，亦可生成附加信息文挡。
弧焊熔滴过渡的统计分析：
一个短路熔滴过渡的焊接过程可以分为三个不同的物理阶段：
-
电弧燃烧时间与电极和基体材料的熔点，
-
短路时间和熔滴过渡，
-
短路后重新燃弧的时间。
这些值是随机变量，可以归类统计。 从 类频率分布（CFDs）的均值和其他统计参数，例如标准差，变异系数等是能计算的。
弧焊过程信号振幅值与相应的短路熔滴过渡可以分为三个范围：
-
燃弧电压/电流，
-
短路电压/电流，
-
重新燃弧电压/电流，
也是用瞬时振幅值的概率密度分布（PDDS）统计学评估的。
统计分析也能验证电弧焊接工艺是熔滴自由过渡或是喷射过渡或脉冲过渡。 这些过渡中，短路过渡是一个过程中的扰动，它产生飞溅等。
所有的焊接工艺质量的重要数据，可从统计电压，电流和时间中确定。
数据输出方式：
u 存储测试数据
u 在打印机或磁盘上输出部分或全部的参数、图表
u 以ASCII 文件输出测试结果，以便用其它程序进行处理
用户通过菜单选择和对话框输入来操作程序。
通过一系列的选择便可输入数据，在输入数据时，程序拒绝接受容许范围外的值，从而避免了无效的数据输入。最好用硬盘来存储测试数据，特别是输出的ASCII 文件。带有Zip或CD-ROM写入器，用于备份数据。
汉诺威焊接质量分析仪-测试分析结果实例：
实例一：气体保护焊
计算机控制的气体保护焊装置（BOP）在水平位置已进行了晶体管逆变电源（E1）的优化参数设置的综采。 采用焊丝（DIN 8559 SG3，直径为1mm）和薄板材（碳钢：St12.03 /厚度：2mm）。 保护气体是氩混合物（Ar：82％/ CO2：18％/DIN EN 439 MIN21/气流量：10l/min）。
每个焊接试验测量时间设置为5秒。 在这段时间500.000样品的瞬时电压和电流值同时记录和在线评估。
图 5-1所示int001测试焊接电压U（t）和焊接电流I（t）的波形图（优化前）和 图 5-2所示int003测试的GMAW短路过程波形图（优化后）。 尤其是不同的短路阶段和弧燃烧阶段选择的焊接条件非常显著。
短路的数目增加从N1= 37.0
[1 / S]到优化后（int003）N1 = 81.2[1 / S] 。短路时间的平均值下降从T1=3.5ms到T1= 2.5ms。焊接电流S1的标准偏差从37.12A降低到23.13A，见表1：
图 5-3至图 5-5显示出相应的焊接测试的概率密度分布PDDs和类频率分布CFDs。
接电压u（t）的PDDs明显分为三个范围：
-短路的电弧（约2V - 12V）
-电弧燃烧（约16V - 30V）
-短路后重新燃弧（约32V - 100V）。
int003的电弧电压U* [15V
测试的 标准偏差S *U= 1,19V小于 int001的测试，表1。
不同的短路电流峰值， 图 5-1记录了在PDDs180A到280A的范围， 如图5-3。
int001和int003 不同的焊接行为测试也清楚地显示在短路时间T1的CFDs[类宽度：ΔT1= 0.2ms]， 图 5-4，燃弧时间的类频率分布CFDsT2[类宽度：ΔT2= 2ms]， 图 5-5。 int001文件测试的不同的物理现象影响（如熔池振荡）与多模态N（T2）-CFD. int003测试的相对短路时间K * =
20.31 [％] 是明显高于int001 测试的 对应值， 表1和图 5-4。
u（t）和i（t）的波形图统计分析和评价以及过程图u（i）， 图 5-7和图 5-8，证明过程中的质量的int001测试比 int003测试低。 经过优化的焊接参数和电源设置，GMAW工艺（int003）产生飞溅少。
分离开的电弧燃烧和短路阶段的概率密度如图 5-9和图 5-10所示。
实例二：焊条电弧焊
随着计算机控制的手工电弧焊装置（BOP）在水平位置已用直流焊接电源优化焊条。 高合金焊条（金红石基本混合型 LP1和基本的混合型LP 3，直径2.5mm）和板（碳钢：St 37.3 /厚度：4.5mm）。
每批四个焊条在相同的焊接条件下焊接，对于统计的准确性较高。
每个焊接试验，测量时间设置为10秒 。 在这个时间1.000.000
样品的瞬时电压值和电流值已同时登记和在线评估。
图 5-11所示全手工电弧焊工艺LP1-003（上）和LP3-003（下）测试的焊接电压U（t）和 焊接电流I（t）的波形图。
特别是在不同的短路阶段和电弧燃烧阶段选用焊接条件显著。
图 5-12和图 5-13是比较这些调查中焊条瞬时电压值的概率密度（类宽度：ΔU= 0.5V）。 两测试LP1-003和LP3-003 之间的显著差异专门显示在概率密度分布的线性图 5-13中。在范围n> 1 [％] ，不同类频率可以清楚地看到。
两测试 LP1-003和LP 3-003 不同的焊接行为也清楚地在短路时间T1[类宽度：ΔT1= 1ms]的类频率分布中表明， 图 5-14，在燃烧时间T2[类宽度：ΔT2= 5ms]的类频率分布中表明， 图 5-15。
测试 LP3-003的相对短路时间K * = 1.26 [％]是明显比相应的测试值 LP1-003，表2和图。 5-13中的高。
电弧燃烧阶段的随机类频率是由熔滴过渡的随机行为引起的， 图 5-15。
这些焊条焊接电流的瞬时值的概率密度分布的调查在图 5-16和图 5-17（类宽度：ΔI= 1.953A）中比较。LP1和LP3测试之间也有存在显著差异，尤其是在IW<40 A（最小电弧电流）和IW> 90A（短路峰值电流）范围内。 这再次证明不同的熔滴过渡的特点和焊条不同的燃弧行为：短路和重新燃弧。
LP1-003和LP 3-003 两次测试之间的差异显著 ，特别是图 5-17所示的概率密度分布的分布 。在> 1 [％]范围内，可以清楚地看到不同的类频率。
四个焊条每次充电的统计分析和U（t）和I（t）的波形评估图以及U（t）的流程图证明LP3-比LP1测试过程质量低。
LP3测试表明，基本混合型焊条中典型的中型至大型熔滴过渡，主要是在短路电弧距下。 焊条LP1是基体为金红石混合型主要是小型到中型熔滴。
