【概述】

本研究中使用Aigtek安泰ATA-5000系列前置微小信号放大器，搭建焊接实验平台。搭建神经网络模型，实现焊接质量的高精度智能化在线监测，满足工业应用需求。
 

实验名称：飞秒激光玻璃-铜微焊接声发射监测实验

研究方向：飞秒激光、玻璃-铜异种微焊接、声发射监测、智能监测、卷积神经网络、工艺优化、无损检测。

实验目的：本实验为确定飞秒激光玻璃-铜微焊接的最优工艺参数，明确焊接连接层成形主体；验证声发射信号对焊接过程的监测可行性，设计有效特征区分焊接成败；搭建神经网络模型，实现焊接质量的高精度智能化在线监测，满足工业应用需求。

测试设备：

1、FemtoYL40全光纤飞秒激光器、

2、高精度运动平台、

3、FUJICERA1045S声发射传感器、

4、前置放大器、

5、NIPXIE5105数据采集卡、

6、基恩士VHX7000超景深三维显微系统、

7、日立S3400N扫描电镜、

8、EDAX能谱仪、

9、LabVIEW采集系统。

图1试验平台示意图

实验过程：采用面积法测量石英玻璃与铜的飞秒激光烧蚀阈值，通过改变激光功率、扫描速度、离焦量开展焊接实验，以剪切强度为指标优化工艺，并通过重复焊接、渐变间隙实验确定连接主体；搭建声发射监测系统，采集焊接过程信号，经滤波、FFT、小波变换处理，对比传统特征并设计“相对均方根之和”特征；将一维声信号转为二维时频图，构建VGG类卷积神经网络，通过扩大感受野、多维数据融合、自定义物理损失函数优化模型，完成训练、验证与测试。
 

实验结果：实验测得铜与石英玻璃的飞秒激光烧蚀阈值分别为0.1620J/cm²和1.1692J/cm²，确定了玻璃-铜微焊接的最优工艺参数，证实焊接连接层主体为熔融玻璃；声发射监测可有效表征焊接过程，“相对均方根之和”特征能准确判断焊接质量；优化后的神经网络模型准确率达95%，精确率、召回率分别为0.923、0.988，可满足工业在线监测需求。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

1.增益放大，提升信号幅值；

2.抑制环境噪声，提高信噪比；

3.稳定、完整地捕获有效信号，保障监测精度
 

【推荐产品】：ATA-5000系列前置微小信号放大器

图：ATA-5000系列前置微小信号放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。

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