双钨极耦合电弧是近年来发展起来的一种新兴的焊接热源,它是由双钨极氩弧焊焊枪产生的,焊枪内容纳了两个彼此绝缘的钨极,并由两台独立的电源供电。耦合电弧的形态已不再是轴对称的,它的物理特性也是未知的。研究耦合电弧的特性,如温度或电子密度等参数,可以更好的理解耦合电弧在焊接中的应用。目前,对耦合电弧的研究仍然比较少。因此,本文将利用光谱诊断的方法对耦合电弧温度场进行系统研究。以氩气保护定点耦合电弧为研究对象,建立了耦合电弧光谱图像采集系统,该系统包括高速摄像机、滤光片、中性减光片和透镜。为了获得不同方向的电弧图像,双钨极氩弧焊焊枪可以在0°到180°范围内绕其中心轴旋转。由于耦合电弧的非对称性,其发射系数不仅与径向位置有关,而且与方位角有关。因此,Abel逆变换将不再适用。本文开发了代数重建算法程序用于耦合电弧发射系数的恢复,同时通过一个偏置高斯模型研究了三种投影角度方案(4,8和10个角度)对重建质量的影响。结果表明,4个角度重建质量较差,10个角度由于投影角数多重建效果最好,且误差在1%到8%之间变化,特别是在电弧最为关键的中心部分,最大误差可以小于1%。采用代数重建算法恢复了钨极间距1mm、电流140A+140A、弧长4mm的耦合电弧发射系数,然后利用标准温度法计算其温度场。诊断结果表明,电弧的峰值温度约为18500K,且不再位于钨极下方而是在两钨极中间,电弧的温度分布形态已脱离了单弧的中心对称形态,其分布形态类似一个椭圆,这个椭圆的短轴与两钨极排列方向相同。研究了电流、钨极间距和弧长等焊接参数对耦合电弧温度场的影响,随着电流的增加,耦合电弧温度整体升高,电弧温度场更加扩展。随钨极间距的增大,电弧最高温度下降,由于本文研究的钨极间距较小,其对电弧温度场扩展的作用不是很明显,但仍在很大程度上影响了电弧体的整体温度。弧长一般不会影响耦合电弧的最高温度分布,只是随着弧长的增加,电弧温度场上下扩展。因此,弧长对电弧温度场的影响是有限的。