等离子弧焊接过程中,熔池小孔的稳定性是影响等离子弧焊接过程稳定性及接头质量的重要因素。在焊接过程中,检测小孔状态并实时控制,从而提高焊接质量是当前等离子弧焊接质量控制的研究核心。本文研制开发了等离子弧焊接信号检测系统。对等离子弧焊接过程中,等离子云现象进行了深入研究,分析了等离子云现象产生的机制及其条件。指出等离子云形态变化与熔池小孔状态密切相关,通过检测等离子云形态变化可以检测熔池小孔状态。本文对探针法检测等离子云的机理、影响因素以及等离子弧焊接过程中,等离子云信号的波形特征做了深入研究。指出熔池小孔形成、闭合过程中,等离子云出现一个周期的翘摆运动,等离子云检测信号也随之出现一个负脉冲信号。研究表明,这个负脉冲信号可以作为等离子弧焊接过程中小孔状态变化的特征判据;负脉冲信号的频率则可以作为脉冲焊接是否保持“一脉一孔”焊接的特征判据。在此基础上,本文研制了实用化的多探针等离子云传感器,并利用尾焰传感器对比检验了所设计传感器的可靠性及检测精度。最后,本文以设计的等离子云传感器为基础,探讨了等离子弧焊接熔透闭环控制。结果表明,等离子云信号可以很好地反映熔池熔深以及小孔尺寸的变化,等离子云传感方法是一种实用的小孔信号传感方法。