[發明專利]一種用于超級電容器電導率的檢測方法

在審

• 申請號: 202210168362.6
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN115372415A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 楊延菊;程春磊;楊文耀;張曉宇;田亮亮;宋靜;張渝;霍永陳;鄒毅峰;胡佳
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01R27/02;G01N29/07
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 施永卿

本發明提供一種用于超級電容器電導率的檢測方法，通過脈沖激勵源與靜磁場配合激勵待檢測電極材料（600）產生洛倫茲力，并通過陣列布置的超聲換能器（300）吸收待檢測電極材料（600）由于洛倫茲力作用而發出的超聲信號，經信號采集模塊（400）轉換、傳輸后，通過電導率重建模塊（500）重建電導率；其中，電導率重建模塊（500）重建電導率具體為：首先采用時間反演法重建電極材料的洛倫茲力散度；然后利用獲得的洛倫茲力散度重建電極材料的內部電場強度；最后采用最小二乘迭代法重建電極材料的電導率分布。該方法能夠實現非接觸式檢測超級電容器電極材料的電導率，且該方法需求的脈沖磁場強度低、測試簡便。

技術領域

本發明涉及電導率檢測技術領域，具體涉及一種用于超級電容器電導率的檢測方法。

背景技術

超級電容器是指介于傳統電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性、又具有電池的儲能特性；與蓄電池和傳統電容器相比，超級電容器的特點主要體現在：功率密度高、循環壽命長、工作溫限寬、無需維護、綠色環保等。可見，超級電容器在能源、汽車、醫療衛生、電子、軍事等領域具有十分廣泛的應用前景。超級電容器的性能與其電極材料的電導率息息相關，其電導率大小決定了超級電容器的充放電性能，因此，在研制與生產過程中，對超級電容器電導率的檢測是至關重要且不可缺少的環節。

目前，超級電容器電極材料的電導率檢測方法主要為四探針法和感應式熱聲檢測法兩種。其中，四探針法為接觸式，接觸式測試極易造成電容器內部材料的破壞、檢測報廢率高，且四探針法要求檢測的目標體形狀為圓形或矩形、檢測適用對象范圍窄；相比于接觸式檢測法，作為非接觸式的感應式熱聲檢測法不會與電極材料接觸、不會造成材料損傷，同時對于檢測材料的形狀沒有限定、適用對象廣；然而，感應式熱聲檢測法需求的交變磁場大、耗能高、檢測成本高，且感應式熱聲檢測法系統龐大、不便于攜帶、占地空間大，后期保養、維護困難，工業化、連續性檢測操作復雜。

發明內容

針對以上現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于超級電容器電導率的檢測方法，該方法能夠實現非接觸式檢測超級電容器電極材料的電導率，且該方法需求的脈沖磁場強度低、測試簡便。

本發明的另一個目的在于提供一種實現上述用于超級電容器電導率的檢測方法所采用的系統。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種用于超級電容器電導率的檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

首先，將超級電容器的待檢測電極材料放置在脈沖激勵源線圈與磁鐵之間，通過脈沖激勵源激勵待檢測電極材料產生渦流、并通過磁鐵的靜磁場將渦流轉換為洛倫茲力；然后，在超級電容器待檢測電極材料周圍陣列布置超聲換能器，通過超聲換能器接收待檢測電極材料受洛倫茲力作用發出的超聲信號；最后，采用信號采集模塊處理超聲換能器中接收的超聲信號、并反饋到電導率重建模塊中，利用電導率重建模塊根據超聲信號重建待檢測電極材料的電導率；

所述電導率重建模塊根據超聲信號重建待檢測電極材料的電導率具體為：首先采用時間反演法重建超聲信號中待檢測電極材料的洛倫茲力散度；然后利用獲得的洛倫茲力散度重建待檢測電極材料的內部電場強度；最后采用最小二乘迭代法重建待檢測電極材料的電導率分布。

作進一步優化，所述采用時間反演法重建待檢測電極材料的洛倫茲力散度具體為：

式中，表示梯度、為數學計算符號，F表示待檢測材料內部的洛倫茲力，表示待檢測電極材料的洛倫茲力散度；Ω表示超聲換能器所處的曲面，具體為：以待檢測電極材料所處位置為中心位置，以超聲換能器與中心位置的距離為半徑所獲得的圓，此圓即為超聲換能器所處的曲面；c_s表示聲波的傳播速度；r表示待檢測電極材料所處的位置；p(r_d,t)表示超聲換能器在檢測點r_d處接收的超聲信號；t表示接收時間。