本發(fā)明涉及等離子體引弧，具體為一種線性等離子體引弧的防護(hù)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在線性等離子體引弧過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生高溫、高壓、強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境，這些因素不僅會(huì)對(duì)引弧設(shè)備本身造成損害，影響設(shè)備的使用壽命和穩(wěn)定性，還可能對(duì)操作人員的安全構(gòu)成威脅。此外，引弧過(guò)程中可能出現(xiàn)的異常情況，如弧光閃爍、電弧不穩(wěn)定等，也會(huì)導(dǎo)致引弧失敗，降低生產(chǎn)效率。因此，亟需一種有效的防護(hù)系統(tǒng)及方法，以提高線性等離子體引弧的安全性和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種線性等離子體引弧的防護(hù)系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種線性等離子體引弧的防護(hù)系統(tǒng)，包括檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制模塊、防護(hù)執(zhí)行模塊、顯示與報(bào)警模塊和通信模塊；

3、所述檢測(cè)模塊用于實(shí)時(shí)檢測(cè)線性等離子體引弧過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，包括電弧電壓、電弧電流、引弧裝置溫度、周圍環(huán)境的電磁強(qiáng)度；

4、所述數(shù)據(jù)處理模塊接收檢測(cè)模塊傳來(lái)的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換的預(yù)處理，然后運(yùn)用預(yù)設(shè)的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，判斷引弧過(guò)程是否正常，是否存在異常情況；

5、所述控制模塊根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊的判斷結(jié)果，當(dāng)引弧過(guò)程正常時(shí)，輸出控制信號(hào)維持引弧裝置的正常工作；當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，及時(shí)發(fā)出控制指令，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，包括但不限于調(diào)整引弧參數(shù)、切斷電源、啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)；

6、所述防護(hù)執(zhí)行模塊根據(jù)控制模塊的指令，執(zhí)行相應(yīng)的防護(hù)措施；

7、所述顯示與報(bào)警模塊用于顯示引弧過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)和工作狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員注意；

8、所述通信模塊實(shí)現(xiàn)防護(hù)系統(tǒng)與外部設(shè)備或監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信，以便操作人員遠(yuǎn)程監(jiān)控引弧過(guò)程和防護(hù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

9、優(yōu)選的，所述檢測(cè)模塊由多個(gè)傳感器組成，具體如下：

10、電壓傳感器：采用高精度的霍爾電壓傳感器，用于檢測(cè)電弧兩端的電壓；其工作原理是基于霍爾效應(yīng)，當(dāng)電流通過(guò)霍爾元件時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上會(huì)產(chǎn)生霍爾電壓，通過(guò)測(cè)量霍爾電壓即可得到電弧電壓；

11、電流傳感器：選用羅氏線圈電流傳感器，能夠非接觸式地測(cè)量電弧電流；羅氏線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與被測(cè)電流的變化率成正比，通過(guò)積分電路將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為與電流成正比的電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧電流的測(cè)量；

12、溫度傳感器：采用熱電偶溫度傳感器，安裝在引弧裝置的關(guān)鍵部位，如電極、噴嘴等，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些部位的溫度；熱電偶的工作原理是基于塞貝克效應(yīng)，兩種不同材料的導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處溫度不同時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，通過(guò)測(cè)量熱電勢(shì)即可得到溫度值；

13、電磁強(qiáng)度傳感器：使用電磁輻射傳感器，用于檢測(cè)引弧過(guò)程中周圍環(huán)境的電磁強(qiáng)度；該傳感器能夠感應(yīng)空間中的電磁場(chǎng)變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。

14、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括預(yù)處理單元和算法處理單元；

15、預(yù)處理單元：對(duì)檢測(cè)模塊輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行濾波處理，去除噪聲干擾，同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，以滿足后續(xù)模數(shù)轉(zhuǎn)換的要求；濾波處理采用數(shù)字濾波器，其傳遞函數(shù)為：

16、

17、其中，wc為截止頻率，n為濾波器階數(shù)；通過(guò)合理選擇截止頻率和階數(shù)，能夠有效地濾除噪聲；

18、算法處理單元：運(yùn)用故障診斷算法對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷引弧過(guò)程中是否存在異常；采用基于閾值比較的故障診斷方法，設(shè)定電弧電壓、電流、溫度和電磁強(qiáng)度的正常閾值范圍，當(dāng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)超出該范圍時(shí)，判斷為異常情況。

19、優(yōu)選的，所述控制模塊包括控制器和驅(qū)動(dòng)電路；

20、控制器：采用高性能的微處理器，如arm處理器，作為控制核心；控制器接收數(shù)據(jù)處理模塊的輸出信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)的控制策略生成控制指令；

21、驅(qū)動(dòng)電路：將控制器輸出的控制指令轉(zhuǎn)換為能夠驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)，如繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)等；驅(qū)動(dòng)電路采用功率放大器件，如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)、絕緣柵雙極型晶體管(igbt)等，以提供足夠的驅(qū)動(dòng)功率。

22、優(yōu)選的，所述防護(hù)執(zhí)行模塊包括電源防護(hù)子模塊、冷卻子模塊、電磁屏蔽子模塊和機(jī)械防護(hù)子模塊；

23、電源防護(hù)子模塊：當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，如電弧電流過(guò)大、電壓過(guò)高或過(guò)低等，通過(guò)繼電器切斷引弧裝置的電源，防止設(shè)備損壞；同時(shí)，還包括過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)電路，對(duì)電源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和保護(hù)；

24、冷卻子模塊：在引弧過(guò)程中，引弧裝置會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致溫度升高；冷卻子模塊采用循環(huán)水冷卻或氣冷的方式，對(duì)引弧裝置進(jìn)行冷卻，將溫度控制在合理范圍內(nèi)；冷卻系統(tǒng)包括水泵、散熱器、風(fēng)扇、部件，通過(guò)溫度傳感器的反饋信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；

25、電磁屏蔽子模塊：為了減少引弧過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)周圍設(shè)備和人員的影響，在引弧裝置周圍設(shè)置電磁屏蔽罩；電磁屏蔽罩采用導(dǎo)電性能良好的材料，如銅、鋁等，能夠有效地阻擋電磁輻射的傳播；

26、機(jī)械防護(hù)子模塊：對(duì)引弧裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)，如設(shè)置防護(hù)罩、防護(hù)欄等，防止人員接觸到高溫、高壓部件，避免發(fā)生安全事故。

27、優(yōu)選的，所述顯示與報(bào)警模塊中顯示屏采用液晶顯示屏lcd或發(fā)光二極管顯示屏led，實(shí)時(shí)顯示電弧電壓、電流、溫度、電磁強(qiáng)度參數(shù)；指示燈用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如電源是否接通、防護(hù)措施是否啟動(dòng)等；蜂鳴器在異常情況發(fā)生時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警信號(hào)。

28、優(yōu)選的，所述通信模塊支持多種通信協(xié)議，包括但不限于rs-485、以太網(wǎng)、無(wú)線通信，根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的通信方式。

29、一種線性等離子體引弧的防護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)方法，包括以下步驟：

30、步驟1，參數(shù)檢測(cè)：檢測(cè)模塊中的各個(gè)傳感器實(shí)時(shí)采集引弧過(guò)程中的電弧電壓、電流、引弧裝置溫度、周圍環(huán)境電磁強(qiáng)度參數(shù)，并將這些模擬信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；

31、步驟2，數(shù)據(jù)預(yù)處理：數(shù)據(jù)處理模塊的預(yù)處理單元對(duì)采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行濾波、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便后續(xù)的算法處理；

32、步驟3，故障診斷：算法處理單元運(yùn)用預(yù)設(shè)的故障診斷算法對(duì)預(yù)處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析，判斷引弧過(guò)程是否正常；例如，將檢測(cè)到的電弧電壓、電流、溫度和電磁強(qiáng)度等參數(shù)與預(yù)設(shè)的正常閾值范圍進(jìn)行比較，若某個(gè)或多個(gè)參數(shù)超出閾值范圍，則判斷為異常情況；

33、步驟4，控制決策：控制模塊的控制器根據(jù)故障診斷結(jié)果做出控制決策。若引弧過(guò)程正常，控制器輸出控制信號(hào)維持引弧裝置的正常工作；若檢測(cè)到異常情況，控制器根據(jù)異常類型和嚴(yán)重程度，生成相應(yīng)的控制指令，如調(diào)整引弧參數(shù)(如降低引弧電流、調(diào)整電極間距等)、啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)、切斷電源等；

34、步驟5，防護(hù)執(zhí)行：防護(hù)執(zhí)行模塊根據(jù)控制模塊的指令，執(zhí)行相應(yīng)的防護(hù)措施；例如，電源防護(hù)子模塊切斷電源，冷卻子模塊啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)，電磁屏蔽子模塊加強(qiáng)電磁屏蔽，機(jī)械防護(hù)子模塊關(guān)閉防護(hù)罩等；

35、步驟6，顯示與報(bào)警：顯示與報(bào)警模塊實(shí)時(shí)顯示引弧過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)和工作狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員及時(shí)處理；

36、步驟7，數(shù)據(jù)通信：通信模塊將防護(hù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給外部設(shè)備或監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

38、本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)引弧過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，為故障診斷和防護(hù)措施的實(shí)施提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)處理模塊運(yùn)用先進(jìn)的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，提高了故障診斷的準(zhǔn)確性和可靠性，能夠快速判斷引弧過(guò)程中是否存在異常?？刂颇K和防護(hù)執(zhí)行模塊能夠根據(jù)故障診斷結(jié)果及時(shí)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，如切斷電源、啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)、加強(qiáng)電磁屏蔽等，有效地保護(hù)引弧設(shè)備和操作人員的安全，提高引弧過(guò)程的穩(wěn)定性和成功率。顯示與報(bào)警模塊和通信模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)引弧過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理，方便操作人員及時(shí)了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率和管理水平。