[發明專利]多層導電涂層厚度的渦流檢測方法和裝置

有效

• 申請號: 201410110935.5
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103852000A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 于亞婷;王飛;來超;張德俊;危荃
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;上海航天精密機械研究所
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于無損檢測領域，特別是一種多層導電涂層厚度的渦流檢測方法和裝置。

背景技術

多層導電結構厚度檢測是很多重要領域急需解決的問題。相比于其它的無損檢測技術，渦流檢測方法具有靈敏度高、適用于導電材料、造價低、不需要耦合劑以及可用于高溫、薄管、細線和內空表面等難以進行檢測的特殊場合等優點，因此可以采用渦流檢測技術進行多層導電結構厚度等的檢測。

根據渦流檢測理論，在渦流探頭線圈結構固定和激勵頻率一定的情況下，被測對象表面的厚度影響被測對象中渦流引起的二級磁場的強度，從而影響耦合的磁感應強度。渦流厚度檢測技術就是通過上述原理建立檢測厚度和耦合磁場強度之間的擬合函數關系，通過反演求解，從而完成對導電涂層厚度的檢測。由于材料的復雜性以及導電涂層厚度太薄對多層導電涂層結構的厚度準確檢測有較多問題尚待解決。

目前導電涂層厚度的渦流檢測技術主要針對單層導電涂層厚度檢測，國內外已經有了相對成熟可行的方法，并成功的應用的實際工程中去。但對于多層導電涂層厚度的檢測，還停留在理論分析和實驗階段，還沒有實際地運用到工程檢測中去。因此，多層導電涂層厚度的檢測是目前渦流檢測領域的一個熱點問題。

針對該問題，黃平捷和吳昭同等人提出了基于最小二乘數值優化逼近模型的多層導電結構厚度電渦流檢測方法，建立渦流探頭阻抗變化的數學模型，根據阻抗的變化，提供多種可供選用的擬合模型，利用最小二乘原理擬合出檢測電壓變化值與厚度關系函數，并優選確定最佳模型進行厚度反演計算。

該方法存在以下問題：

·該方法需要大量的已知厚度的檢測數據，來進行厚度、電壓值變化之間的關系函數擬合，并且復雜的擬合模型需要的數據點更多；

·對于多層結構，每層厚度較薄時，其檢測靈敏度受限；

·檢測精度依懶于擬合模型的選取和方程組的求解方式，對于復雜的擬合模型，其反演求解較復雜，需利用計算機，不方便便攜操作。

同時，黃平捷和吳昭同等人提出了基于巨磁阻傳感器和智能算法的多層厚度渦流檢測裝置（中國專利：CN101532816A）。該專利通過信號發生器產生激勵信號，經過功率放大器放大后為內置GMR和磁鋼的激勵線圈提供激勵信號?；趦戎肎MR和磁鋼的檢測線圈檢測出渦流信號的大小，經濾波電路濾波后送入放大電路進行放大。放大電路的輸出由基于單片機的數據采集電路采集到計算機中進行處理。該信號與被檢測的多層導電材料的厚度有密切關系，經過采用改進BP網絡進行反演計算，可得到各層導電材料的厚度。

該方法存在以下問題：

·基于BP網絡進行反演計算，需要大量的已知數據組進行長時間的網絡學習；

·不同的網絡結構和訓練算法會對精度產生較大影響；

·網絡學習過程可能出現不收斂；

·通過BP網絡進行反演計算，需要利用計算機，便攜性受限。

李勇和陳振茂等人提出基于截斷區域法的多層結構渦流理論模型，根據阻抗、磁場關于各層厚度和電磁特性的變化關系式，結合Levenberg-Marquardt（LM）算法，提出了熱障涂層系統多頻渦流檢測逆問題求解模型，通過不斷的反演求解得到每層厚度和電磁特性，并利用該方法求解了基體上涂鍍一層導電涂層和一層非導電涂層的厚度和電導率。

該方法存在以下問題：

·基于截斷區域法的多層結構渦流理論模型較為復雜，在迭代求解中相對困難；

·對于給定初值的迭代求解方法，對初值要求較高；

·此種反演方法耗時較多，尤其是對多參數求解時，同樣需要使用計算機操作。

發明內容

本發明的目的是解決上述問題，提供一種高檢測精度、簡化檢測流程、降低硬件成本和更具便攜性的多層導電涂層厚度的渦流檢測裝置和方法。

本發明的多層導電涂層厚度的渦流檢測裝置，包括多頻正弦激勵信號發生模塊、探頭、霍爾傳感器、濾波放大模塊、多頻信號分離模塊、信號采集模塊、運算模塊和顯示模塊；多頻正弦激勵信號發生模塊與探頭相連，霍爾傳感器附著在探頭上，霍爾傳感器、濾波放大模塊、多頻信號分離模塊、信號采集模塊、運算模塊和顯示模塊依次相連。

優選地，所述多頻正弦激勵信號發生模塊由至少一片ICL8038震蕩集成電路和一片AD817運算放大器組成。

優選地，所述濾波放大模塊為以OP07運算放大器為核心的放大濾波電路。

優選地，所述多頻信號分離模塊為OP07運算放大器設計的二階壓控電壓源帶通濾波器。

優選地，所述運算模塊包括MSP430單片機。