[發(fā)明專利]基于k范圍溫度變化斜率曲線的涂層厚度檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810116140.3
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108344390B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 于海超;何棱云;程玉華;白利兵;田露露;張睿恒;陳雪
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08;G01J5/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平;陳靚靚

本發(fā)明公開了一種基于k范圍溫度變化斜率曲線的涂層厚度檢測方法，收集一系列涂層厚度不同、基底厚度相同的標準試件，分別采用加熱設備對每個標準試件涂層面進行持續(xù)加熱，采集獲得涂層面的紅外熱圖像序列，提取得到k范圍溫度變化斜率曲線，提取從開始加熱時刻至k范圍溫度變化斜率達到預設閾值K的時間點數量，結合對應的涂層厚度通過多項式擬合得到標定方程，當需要對被測試件進行涂層厚度檢測時，采用相同方法獲取被測試件的k范圍溫度變化斜率曲線，獲取從開始加熱至曲線斜率達到預設閾值K的時間，根據標定方程計算得到待測試件的涂層厚度。本發(fā)明簡單易行，對測試對象和測試設備要求較低，檢測時所需時間較少，檢測準確率較高。

技術領域

本發(fā)明屬于涂層厚度檢測技術領域，更為具體地講，涉及一種基于k范圍溫度變化斜率曲線的涂層厚度檢測方法。

背景技術

目前國內外用于涂層厚度檢測的檢測技術可分為無損檢測技術與有損檢測技術。有損檢測技術有掃描電鏡觀察法、金相法等，無損檢測技術有超聲檢測法、紅外熱波檢測法等。

掃描電鏡觀察法通過電鏡對試件截面區(qū)域進行元素組成成分及含量的分析，金相法通過電子顯微鏡觀察試件界面的厚度值，這兩種方法都必須破壞試件本身，屬于有損檢測方法。

超聲檢測技術應用在涂層厚度檢測上的主要原理是依據超聲波的傳播特性，經耦合劑傳播到目標表面向內傳播，遇到不同密度介質界面處會產生回波，分析回波并提取出與涂層厚度有關系的特征。超聲檢測法一般具有500μm的檢測盲區(qū)，金屬基底板層之間或層內部存在的銹蝕導致干擾回波，都是超聲檢測技術應用在涂層厚度檢測上的難題。

紅外無損檢測技術興起于20世紀80年代，通過主動對被測物品進行熱激勵，使用紅外熱像儀采集物品表面的熱圖像，通過對熱圖像的分析提取溫度信息，輔以圖像處理技術對熱波信號進行解析，實現(xiàn)對物體厚度或缺陷進行定性或定量分析。

目前紅外無損檢測技術在涂層厚度檢測的應用上主要是渦流測厚法，但該方法具有較大的局限性，要求基底為非鐵磁性金屬材料，涂層為非導電材料。S.Mezghani等在《Evaluation of paint coating thickness variations based on pulsed Infraredthermography laser technique》(Infrared Physics&Technology 76(2016)393–401)中通過對涂層結構試件進行激光脈沖激勵，提取出與溫度下降時間相關參數，該參數與涂層厚度的關系不受激勵時間與基底厚度影響，但無法證明該關系的理論依據及是否適用于一般涂層結構物體。Jin-Yu Zhang等在《A new measurement method of coatingsthickness based on lock-in thermography》(Infrared Physics&Technology 76(2016)655–660)中通過對涂層結構試件進行鎖相熱波激勵，發(fā)現(xiàn)在不同激勵頻率下，相位差與涂層厚度總是呈現(xiàn)某種趨勢，以此趨勢可用于測量厚度，但精度不高，且設備過于昂貴。唐慶菊等在專利《光脈沖紅外熱成像測量涂層厚度的方法》(申請?zhí)?01310455288)中使用兩種不同強度的脈沖激勵對試件進行加熱，將采集到的熱圖幀與相應計算公式結合以求出涂層厚度，但該方法基于熱圖幀處理，易受周圍環(huán)境影響，且對激勵源要求較高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于k范圍溫度變化斜率曲線的涂層厚度檢測方法，實現(xiàn)普適性較佳、成本較低且準確率較高的快速涂層厚度檢測。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于k范圍溫度變化斜率曲線的涂層厚度檢測方法包括以下步驟：

S1：收集一系列涂層厚度不同、基底厚度相同的標準試件，記每個標準試件的涂層厚度為d_n，n＝1,2,…,N，N表示標準試件數量；