【概述】

本研究中使用Aigtek安泰ATA-5000系列前置微小信號放大器，搭建焊接實驗平臺。搭建神經網絡模型，實現(xiàn)焊接質量的高精度智能化在線監(jiān)測，滿足工業(yè)應用需求。

實驗名稱：飛秒激光玻璃-銅微焊接聲發(fā)射監(jiān)測實驗

研究方向：飛秒激光、玻璃-銅異種微焊接、聲發(fā)射監(jiān)測、智能監(jiān)測、卷積神經網絡、工藝優(yōu)化、無損檢測。

實驗目的：本實驗為確定飛秒激光玻璃-銅微焊接的最優(yōu)工藝參數，明確焊接連接層成形主體；驗證聲發(fā)射信號對焊接過程的監(jiān)測可行性，設計有效特征區(qū)分焊接成??；搭建神經網絡模型，實現(xiàn)焊接質量的高精度智能化在線監(jiān)測，滿足工業(yè)應用需求。

測試設備：

1、FemtoYL40全光纖飛秒激光器、

2、高精度運動平臺、

3、FUJICERA1045S聲發(fā)射傳感器、

4、前置放大器、

5、NIPXIE5105數據采集卡、

6、基恩士VHX7000超景深三維顯微系統(tǒng)、

7、日立S3400N掃描電鏡、

8、EDAX能譜儀、

9、LabVIEW采集系統(tǒng)。

圖1試驗平臺示意圖

實驗過程：采用面積法測量石英玻璃與銅的飛秒激光燒蝕閾值，通過改變激光功率、掃描速度、離焦量開展焊接實驗，以剪切強度為指標優(yōu)化工藝，并通過重復焊接、漸變間隙實驗確定連接主體；搭建聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)，采集焊接過程信號，經濾波、FFT、小波變換處理，對比傳統(tǒng)特征并設計“相對均方根之和”特征；將一維聲信號轉為二維時頻圖，構建VGG類卷積神經網絡，通過擴大感受野、多維數據融合、自定義物理損失函數優(yōu)化模型，完成訓練、驗證與測試。

實驗結果：實驗測得銅與石英玻璃的飛秒激光燒蝕閾值分別為0.1620J/cm2和1.1692J/cm2，確定了玻璃-銅微焊接的最優(yōu)工藝參數，證實焊接連接層主體為熔融玻璃；聲發(fā)射監(jiān)測可有效表征焊接過程，“相對均方根之和”特征能準確判斷焊接質量；優(yōu)化后的神經網絡模型準確率達95%，精確率、召回率分別為0.923、0.988，可滿足工業(yè)在線監(jiān)測需求。

安泰放大器在此應用中的產品優(yōu)勢：

1.增益放大，提升信號幅值；

2.抑制環(huán)境噪聲，提高信噪比；

3.穩(wěn)定、完整地捕獲有效信號，保障監(jiān)測精度

【推薦產品】：ATA-5000系列前置微小信號放大器

圖：ATA-5000系列前置微小信號放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經成為在業(yè)界擁有廣泛產品線，且具有相當規(guī)模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發(fā)、生產和銷售的高科技企業(yè)。

審核編輯 黃宇