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焊縫自動跟蹤方面，傳感器提供著系統(tǒng)賴以進(jìn)行處理和控制所必須的有關(guān)焊縫的信息。我們研究電弧傳感器就是要從焊接電弧信號中提取出能夠?qū)崟r并準(zhǔn)確反映焊炬與焊縫中心的偏移變化信號，并將此信號采集出來，作為氣體保護(hù)焊焊縫自動跟蹤系統(tǒng)的輸入信號，即氣體保護(hù)焊焊縫自動跟蹤系統(tǒng)的傳感信號。（中國傳感器交易網(wǎng)提供）
目前，國際、國內(nèi)焊接界對電弧傳感器的研究非�；钴S，用于焊縫跟蹤的電弧傳感器主要有以下幾種類型：
(1)并列雙絲電弧傳感器。利用兩個彼此獨(dú)立的并列電弧對工件施焊，當(dāng)焊槍的中心線未對準(zhǔn)坡口中心時，其作用焊絲具有不同的干伸長度，對于平外特性電源將造成兩個電流不相等，因此根據(jù)兩個電流差值即可判別焊炬橫向位置并實(shí)現(xiàn)跟蹤。
(2)旋轉(zhuǎn)掃描電弧傳感器。在帶有焊絲導(dǎo)向的噴嘴旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)速度與焊接電流之間存在一定的關(guān)系。高速旋轉(zhuǎn)電弧傳感器可用于厚板間隙及角接焊縫的跟蹤，在結(jié)構(gòu)上比擺動式電弧傳感器復(fù)雜，還需要在焊接工藝、信息處理等方面進(jìn)行深入的研究。
(3)焊炬擺動式電弧傳感器。當(dāng)電弧在坡口中擺動時，焊絲端部與母材之間距離隨焊炬對中位置而變化，它會引起焊接電流與電壓的變化。由于受機(jī)械方面限制，擺動式電弧傳感器的擺動頻率一般較低，限制了在高速和薄板搭接接頭焊接中的應(yīng)用。在弧焊其他參數(shù)相同的條件下，擺動頻率越高，擺動式電弧傳感器的靈敏度越高。
電弧傳感器的工作原理
電弧傳感器的基本原理是：利用焊炬與工件之間距離變化引起的焊接參數(shù)變化來探測焊炬高度和左右偏差，在等速送絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，送絲速度恒定，焊接電源一般采用平或緩降的外特性，在這種情況下，焊接電流將隨著電弧長度的變化而變化。電弧傳感器的工作原理。
電弧傳感器的數(shù)學(xué)模型
控制系統(tǒng)包括控制器和對象二大部分，其中被控對象的動態(tài)特性是主要的，所以建立被控對象的數(shù)學(xué)模型是所有工作的第一步，所謂“系統(tǒng)建模”，就是對軟件中過程的抽象描述。
常用的建模方法有：a機(jī)理分析法；b統(tǒng)計(jì)建模法；c神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模法；d智能建模法。
我們在這要分析的是旋轉(zhuǎn)電弧焊炬長度和焊接電流之間的數(shù)學(xué)模型H(s)—I(s)，其中輸入量是弧長，輸出量是實(shí)時的焊接電流。雖然不同系統(tǒng)中具體的結(jié)果各異，但結(jié)果均為二階的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)文獻(xiàn)有如下結(jié)論：
對象的數(shù)學(xué)模型將有助于指導(dǎo)我們以下的工作：可以以模型為對象設(shè)計(jì)和評價控制器；可以通過對數(shù)學(xué)模型的分析，找出最靈敏的工作頻率，進(jìn)而確定最佳電弧旋轉(zhuǎn)角速度；可以用模型來對所用的控制器進(jìn)行仿真，比較不同結(jié)構(gòu)和參數(shù)控制器的優(yōu)缺點(diǎn)，從而設(shè)計(jì)出符合要求的數(shù)字控制器。
設(shè)某個焊接過程為對象H(s)=(1+3s)/(1+2s)(1+8s)，由于所給傳遞函數(shù)代表的對象是線性時不變的，所以用簡單的比例控制是可行的，只要比例系數(shù)恰當(dāng)，跟蹤誤差將會足夠小；如果加上積分項(xiàng)將可以在較小的比例系數(shù)的情況下得到很好的跟蹤精度；加上微分項(xiàng)可以減小超調(diào)量。
適當(dāng)調(diào)整各系數(shù)，就可使系統(tǒng)跟蹤階躍信號的上升時間、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度滿足要求。
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