[發(fā)明專利]一種單層導電涂層厚度和電導率渦流檢測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510313631.3
• 申請日: 2015-06-09
• 公開（公告）號: CN104913716B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于亞婷;來超;張德俊
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06;G01R27/02
• 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,王偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單層導電涂層厚度和電導率渦流檢測方法及裝置。

背景技術(shù)

涂層技術(shù)已廣泛應用在航空航天、核工業(yè)、石油化工、船舶制造、醫(yī)療器械等各領(lǐng)域的各種設(shè)備和關(guān)鍵零部件上，它可以保證設(shè)備、關(guān)鍵零部件能夠在惡劣的環(huán)境下有效地工作，為國民經(jīng)濟和國防部門的各種重要裝備提供防護。隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，涂層材料的結(jié)構(gòu)越來越復雜，使得涂層材料的電磁特性發(fā)生較大變化，尤其是復合材料的電導率發(fā)生明顯變化。電導率的分布情況則會直接地反映出涂層材料的均勻性，涂層材料的不均勻性則會對其整體性能產(chǎn)生影響。同時，在涂層厚度測量過程中，電導率的差異將會直接影響其檢測結(jié)果。因此，為確保涂層材料能夠具有穩(wěn)定的性能，需要在對其厚度測量的同時對其電導率進行定量測量。

渦流無損檢測技術(shù)，作為五大無損檢測技術(shù)之一，在航空航天、軌道交通、石油天然氣管道、清潔能源等的關(guān)鍵零部件的檢測與評估中得到日益廣泛的應用。根據(jù)渦流檢測理論，在渦流探頭線圈結(jié)構(gòu)固定和激勵頻率一定的情況下，被測對象表面的厚度及電導率將會影響被測對象中渦流引起的二級磁場的強度，從而影響耦合磁感應強度。渦流檢測技術(shù)就是通過上述原理建立被測涂層厚度以及電導率與耦合磁場強度之間的擬合函數(shù)關(guān)系，通過反演求解，從而完成對涂層厚度以及電導率的檢測。由于材料的復雜性以及導電涂層厚度太薄對涂層的厚度以及電導率的精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(shù)主要針對單層導電薄板、導電基體上的非導電涂層、單層導電涂層厚度檢測，國內(nèi)外已經(jīng)有了相對成熟可行的方法，并成功的應用的實際工程中去。然而，已有的檢測方法是在已知電導率的情況下對導電涂層的厚度進行定量檢測。針對未知電導率下的導電涂層厚度檢測技術(shù)的研究較少，對單涂層厚度和電導率同時檢測的方法的相關(guān)報道也較少，國內(nèi)外也沒有相關(guān)成熟的工程應用。

針對該問題，Hung-Chi Yang，Cheng-Chi Tai和James H.Rose等人提出了基于脈沖渦流檢測方法對導電基體上導電涂層的厚度與電導率進行測量。該方法通過提取不同材料、不同厚度下脈沖渦流檢測線圈電流信號的峰值、峰值到達時間和電流過零時間，分別建立峰值、峰值到達時間和電流過零時間與涂層的厚度以及涂層與基體材料電導率相對大小的關(guān)系，從而建立反演估算模型和對應組合下的查找表，通過首先確立涂層與基體的電導率、磁導率組合，然后進行涂層厚度的反演求解，從而實現(xiàn)對涂層的厚度和電導率間接反演求解。但是該方法存在以下問題：

1、該方法需要測量的數(shù)據(jù)點較多，同時需要分別獲取峰值、峰值到達時間和電流過零時間與涂層厚度以及涂層與基體材料電導率相對大小的函數(shù)關(guān)系，反演模型較為復雜；

2、該方法需要通過設(shè)立函數(shù)關(guān)系，達到首先求解電導率、磁導率相對組合的方式，形成一種查找表，然后根據(jù)該表實現(xiàn)電導率和厚度的間接反演求解。該方法適用性較差，對于未知材料該方法需要重新設(shè)置查找表數(shù)據(jù)集；

3、該方法反演的精度取決于待測金屬材料與基體材料之間電導率的相對大小關(guān)系，工程實用性差；

4、該方法需借助計算機完成信號的處理以及最終模型的反演求解，不方便工程檢測實際的實際操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種單層導電涂層厚度和電導率渦流檢測方法及裝置，實現(xiàn)被測涂層的厚度和電導率的同時檢測。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種單層導電涂層厚度和電導率渦流檢測方法，包括下列步驟:

步驟一、通過信號發(fā)生模塊產(chǎn)生單個正弦激勵信號，并將其輸入探頭的激勵線圈；

步驟二、將探頭固定在具有涂層的被測件上方，在被測件和探頭之間的空間形成一個耦合的電磁場，探頭的檢測線圈將探測到的磁感應強度信號轉(zhuǎn)化成相對應的電壓信號，并將該電壓信號作為響應信號輸入到信號處理模塊；

步驟三、通過信號采集模塊對得到的電壓信號進行數(shù)據(jù)采集，提取出該電壓信號的幅值，作為反演模塊的一個輸入信號U₁；

步驟四、改變步驟一中信號發(fā)生模塊正弦激勵信號的頻率，重復步驟二和三，得到的電壓信號的幅值作為反演模塊的另一個輸入信號U₂；

步驟五、將采集到的電壓信號U₁、U₂輸入反演模塊計算出涂層厚度d和電導率σ。

優(yōu)選地，在步驟五中，反演模塊采用的公式為：