CN105509630B - 一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置及方法，采用高提离拾取平均电导率方法，以大探测面涡流检测探头的提离检测信号为基准参考信号，提高不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量精度；大探测面涡流检测探头用于拾取平均电导率影响下的检测信号，减弱电导率不均匀对覆盖层厚度检测信号的影响，提离检测用于减弱提离晃动对大探测面涡流检测探头检测信号的影响，在导电材料表面覆盖层厚度发生变化，大探测面涡流检测探头产生微小提离移动时，保证大探测面涡流检测探头检测信号保持基本不变，为覆盖层厚度测量提供一个稳定的基准参考信号，有效解决了覆盖层无法去除的不均匀电导率导电材料的覆盖层厚度的在役检测难题，提高不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量精度。

Description

一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种无损检测装置及方法，特别是涉及一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置及方法。

背景技术

现代工业为提高材料性能，通常会在材料生产过程中在材料表面涂抹或镀上有助于提高材料性能的涂层、镀层等覆盖层，尤其在某些特殊领域，材料覆盖层应用极为广泛，覆盖层的厚度、均匀性对于材料性能影响极大，通常需要对覆盖层厚度、均匀性进行无损检测。通常对于导电材料覆盖层厚度检测，采用电磁涡流检测方法，电磁涡流检测需要先以基底导电材料为基准参考，进行覆盖层厚度的对比试样标定，而后进行实测。实际检测过程中，由于生产制造工艺问题，基底导电材料的电导率不均匀，与对比试样差异较大，由于电导率差异会影响涡流检测信号，导致覆盖层厚度的实际测量误差较大，为提高测量精度，实测检测过程中，往往需要去除被检导电材料表面一部分覆盖层，露出基底导电材料，以此基底材料为基础参考，对覆盖层厚度进行标定、测量，而后修复去除的部分覆盖层。但是，在某些带有特殊覆盖层的导电材料，其覆盖层制造工艺极为复杂，制成后其表面覆盖层无法去除，即使可以去除，已无法修复，这给覆盖层厚度测量带来极大困扰，至今无损检测行业无法解决这一难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置及方法，采用高提离拾取平均电导率方法，以大探测面涡流检测探头提离检测信号为基准参考信号，减弱被检导电材料电导率分布不均匀对覆盖层厚度检测信号的影响，提高不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置，包括大探测面涡流检测探头、涡流检测点探头、探头骨架、涡流检测仪，其特征在于：大探测面涡流检测探头固定在探头骨架上方，大探测面涡流检测探头的探测面与探头骨架下端面的提离距离根据试验确定，所述提离距离试验确定方法为，将大探测面涡流检测探头提离置于导电材料上方，在保证大探测面涡流检测探头能够拾取导电材料检测信号的前提下，大探测面涡流检测探头微小提离或晃动对检测信号影响最小时的距离作为探测面与探头骨架下端面的提离距离；涡流检测点探头嵌入固定在探头骨架下端面中心处，涡流检测点探头的探测面与探头骨架下端面在同一水平面；大探测面涡流检测探头与涡流检测点探头连接涡流检测仪。

一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量方法，其特征在于：采用高提离拾取平均电导率方法，以大探测面涡流检测探头的提离检测信号为基准参考信号，提高不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量精度；大探测面涡流检测探头用于拾取平均电导率影响下的检测信号，减弱电导率不均匀对覆盖层厚度检测信号的影响；提离检测用于减弱提离晃动对大探测面涡流检测探头检测信号的影响，在导电材料表面覆盖层厚度发生变化，大探测面涡流检测探头产生微小提离移动时，保证大探测面涡流检测探头检测信号保持基本不变，为覆盖层厚度测量提供一个稳定的基准参考信号；包括标定和实测两个过程，

所述标定过程包括如下步骤，

a.制作阶梯形覆盖层模拟试片，所述阶梯形覆盖层模拟试片为具有已知多个不同阶梯高度的模拟试片，材质为非金属材料；

b.将阶梯形覆盖层模拟试片紧贴在标准导电材料试样表面，所述标准导电材料试样材质与结构与被检导电材料相同、无覆盖层；

c.将固定有大探测面涡流检测探头和涡流检测点探头的探头骨架下端面放置紧贴在阶梯形覆盖层模拟试片的最低高度的阶梯面上；涡流检测仪采用分时激励方法，先激励大探测面涡流检测探头，大探测面涡流检测探头提离一定距离检测标准导电材料试样，此时大探测面涡流检测探头检测信号是大探测面涡流检测探头的探测面下的标准导电材料试样的平均电导率影响下的检测信号，涡流检测仪保存大探测面涡流检测探头检测信号；此后，涡流检测仪激励涡流检测点探头，此时涡流检测点探头是紧贴着阶梯形覆盖层模拟试片的最低高度的阶梯面检测，涡流检测点探头检测信号是由导电材料电导率和导电材料覆盖层厚度共同作用下的检测信号，涡流检测仪保存涡流检测点探头检测信号；涡流检测仪以大探测面涡流检测探头检测信号为基准参考信号，将涡流检测点探头检测信号与大探测面涡流检测探头检测信号进行比较归一化处理，得到涡流检测点探头相对于大探测面涡流检测探头的归一化涡流检测信号；

d.将固定有大探测面涡流检测探头和涡流检测点探头的探头骨架下端面依次放置紧贴在阶梯形覆盖层模拟试片的其余阶梯面上，重复步骤c，得到每个阶梯面的涡流检测点探头相对于大探测面涡流检测探头的归一化涡流检测信号；

e.涡流检测仪以每个阶梯面的高度为横坐标，以每个阶梯面的涡流检测点探头相对于大探测面涡流检测探头的归一化涡流检测信号幅度为纵坐标，得到阶梯高度-归一化涡流检测信号幅度标定曲线函数；

所述实测过程包括如下步骤，

f. 将固定有大探测面涡流检测探头和涡流检测点探头的探头骨架下端面放置紧贴在被检导电材料覆盖层表面；涡流检测仪采用分时激励方法，先激励大探测面涡流检测探头，大探测面涡流检测探头提离一定距离检测被检导电材料，此时大探测面涡流检测探头检测信号是大探测面涡流检测探头的探测面下的被检导电材料的平均电导率影响下的检测信号；即使被检导电材料局部电导率与标准导电材料试样不同，但其平均电导率也与标准导电材料试样平均电导率相近，故此，此时大探测面涡流检测探头拾取的被检导电材料检测信号与在标准导电材料试样拾取的检测信号相近，这样一来就保证了标定过程与实测过程中基准参考信号的一致性；涡流检测仪保存大探测面涡流检测探头检测信号；此后，涡流检测仪激励涡流检测点探头，此时涡流检测点探头是紧贴着被检导电材料覆盖层表面检测，涡流检测仪保存涡流检测点探头检测信号；涡流检测仪以大探测面涡流检测探头检测信号为基准参考信号，将涡流检测点探头检测信号与大探测面涡流检测探头检测信号进行比较归一化处理，得到涡流检测点探头相对于大探测面涡流检测探头的实测归一化涡流检测信号，这个实测归一化涡流检测信号就是去除电导率不均匀影响后的仅与覆盖层厚度相关的涡流检测信号；

g.涡流检测仪将实测归一化涡流检测信号幅度值带入步骤e中得到的阶梯高度-归一化涡流检测信号幅度标定曲线函数中，计算得出被检导电材料覆盖层厚度值；此覆盖层厚度值就是减弱被检导电材料电导率分布不均匀对覆盖层厚度检测信号的影响后的覆盖层厚度值。

本发明的有益效果是，一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置及方法，采用高提离拾取平均电导率方法，以大探测面涡流检测探头的提离检测信号为基准参考信号，提高不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量精度；大探测面涡流检测探头用于拾取平均电导率影响下的检测信号，减弱电导率不均匀对覆盖层厚度检测信号的影响，提离检测用于减弱提离晃动对大探测面涡流检测探头检测信号的影响，在导电材料表面覆盖层厚度发生变化，大探测面涡流检测探头产生微小提离移动时，保证大探测面涡流检测探头检测信号保持基本不变，为覆盖层厚度测量提供一个稳定的基准参考信号，有效解决了覆盖层无法去除的不均匀电导率导电材料的覆盖层厚度的在役检测难题，提高不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量精度。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置及方法不局限于实施例。

附图说明

下面结合附图中实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的装置及方法标定过程示意图。

图2是本发明实施例的装置及方法实测过程示意图。

图中，1.大探测面涡流检测探头，2.涡流检测点探头，3.探头骨架，4.涡流检测仪，5.阶梯形覆盖层模拟试片，6.标准导电材料试样，7.被检导电材料覆盖层，8.被检导电材料。

具体实施方式

实施例，如图1所示，一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置，包括大探测面涡流检测探头1、涡流检测点探头2、探头骨架3、涡流检测仪4，其特征在于：大探测面涡流检测探头1固定在探头骨架3上方，大探测面涡流检测探头1的探测面与探头骨架3下端面的提离距离根据试验确定，所述提离距离试验确定方法为，将大探测面涡流检测探头1提离置于导电材料上方，在保证大探测面涡流检测探头1能够拾取导电材料检测信号的前提下，大探测面涡流检测探头1微小提离或晃动对检测信号影响最小时的距离作为探测面与探头骨架3下端面的提离距离；涡流检测点探头2嵌入固定在探头骨架3下端面中心处，涡流检测点探头2的探测面与探头骨架3下端面在同一水平面；大探测面涡流检测探头1与涡流检测点探头2连接涡流检测仪4。

一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量方法，其特征在于：采用高提离拾取平均电导率方法，以大探测面涡流检测探头1的提离检测信号为基准参考信号，提高不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量精度；大探测面涡流检测探头1用于拾取平均电导率影响下的检测信号，减弱电导率不均匀对覆盖层厚度检测信号的影响；提离检测用于减弱提离晃动对大探测面涡流检测探头1检测信号的影响，在导电材料表面覆盖层厚度发生变化，大探测面涡流检测探头1产生微小提离移动时，保证大探测面涡流检测探头1检测信号保持基本不变，为覆盖层厚度测量提供一个稳定的基准参考信号；包括标定和实测两个过程，

如图1所示，所述标定过程包括如下步骤，

a.制作阶梯形覆盖层模拟试片5，所述阶梯形覆盖层模拟试片5为具有已知多个不同阶梯高度的模拟试片，材质为非金属材料；

b.将阶梯形覆盖层模拟试片5紧贴在标准导电材料试样6表面，所述标准导电材料试样6材质与结构与被检导电材料8相同、无覆盖层；

c.将固定有大探测面涡流检测探头1和涡流检测点探头2的探头骨架3下端面放置紧贴在阶梯形覆盖层模拟试片5的最低高度的阶梯面上；涡流检测仪4采用分时激励方法，先激励大探测面涡流检测探头1，大探测面涡流检测探头1提离一定距离检测标准导电材料试样6，此时大探测面涡流检测探头1检测信号是大探测面涡流检测探头1的探测面下的标准导电材料试样6的平均电导率影响下的检测信号，涡流检测仪4保存大探测面涡流检测探头1检测信号；此后，涡流检测仪4激励涡流检测点探头2，此时涡流检测点探头2是紧贴着阶梯形覆盖层模拟试片5的最低高度的阶梯面检测，涡流检测点探头检测信号是由导电材料电导率和导电材料覆盖层厚度共同作用下的检测信号，涡流检测仪4保存涡流检测点探头2检测信号；涡流检测仪4以大探测面涡流检测探头1检测信号为基准参考信号，将涡流检测点探头检测信号与大探测面涡流检测探头1检测信号进行比较归一化处理，得到涡流检测点探头2相对于大探测面涡流检测探头1的归一化涡流检测信号；

d.将固定有大探测面涡流检测探头1和涡流检测点探头2的探头骨架3下端面依次放置紧贴在阶梯形覆盖层模拟试片5的其余阶梯面上，重复步骤c，得到每个阶梯面的涡流检测点探头2相对于大探测面涡流检测探头1的归一化涡流检测信号；

e.涡流检测仪4以每个阶梯面的高度为横坐标，以每个阶梯面的涡流检测点探头2相对于大探测面涡流检测探头1的归一化涡流检测信号幅度为纵坐标，得到阶梯高度-归一化涡流检测信号幅度标定曲线函数；

如图2所示，所述实测过程包括如下步骤，

f. 将固定有大探测面涡流检测探头1和涡流检测点探头2的探头骨架3下端面放置紧贴在被检导电材料覆盖层7表面；涡流检测仪4采用分时激励方法，先激励大探测面涡流检测探头1，大探测面涡流检测探头1提离一定距离检测被检导电材料8，此时大探测面涡流检测探头1检测信号是大探测面涡流检测探头1的探测面下的被检导电材料8的平均电导率影响下的检测信号；即使被检导电材料8局部电导率与标准导电材料试样6不同，但其平均电导率也与标准导电材料试样6平均电导率相近，故此，此时大探测面涡流检测探头1拾取的被检导电材料8检测信号与在标准导电材料试样6拾取的检测信号相近，这样一来就保证了标定过程与实测过程中基准参考信号的一致性；涡流检测仪4保存大探测面涡流检测探头1检测信号；此后，涡流检测仪4激励涡流检测点探头2，此时涡流检测点探头2是紧贴着被检导电材料覆盖层7表面检测，涡流检测仪4保存涡流检测点探头2检测信号；涡流检测仪4以大探测面涡流检测探头检测信号为基准参考信号，将涡流检测点探头2检测信号与大探测面涡流检测探头1检测信号进行比较归一化处理，得到涡流检测点探头2相对于大探测面涡流检测探头1的实测归一化涡流检测信号，这个实测归一化涡流检测信号就是去除电导率不均匀影响后的仅与覆盖层厚度相关的涡流检测信号；

g.涡流检测仪4将实测归一化涡流检测信号幅度值带入步骤e中得到的阶梯高度-归一化涡流检测信号幅度标定曲线函数中，计算得出被检导电材料覆盖层7厚度值；此覆盖层厚度值就是减弱被检导电材料8电导率分布不均匀对覆盖层厚度检测信号的影响后的覆盖层厚度值。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置及方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量装置，包括大探测面涡流检测探头、涡流检测点探头、探头骨架、涡流检测仪，其特征在于：大探测面涡流检测探头固定在探头骨架上方，大探测面涡流检测探头的探测面与探头骨架下端面的提离距离根据试验确定，所述提离距离试验确定方法为，将大探测面涡流检测探头提离置于导电材料上方，在保证大探测面涡流检测探头能够拾取导电材料检测信号的前提下，大探测面涡流检测探头微小提离或晃动对检测信号影响最小时的距离作为探测面与探头骨架下端面的提离距离；涡流检测点探头嵌入固定在探头骨架下端面中心处，涡流检测点探头的探测面与探头骨架下端面在同一水平面；大探测面涡流检测探头与涡流检测点探头连接涡流检测仪。

2.一种不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量方法，采用权利要求1所述的装置，其特征在于：采用高提离拾取平均电导率方法，以大探测面涡流检测探头的提离检测信号为基准参考信号，提高不均匀电导率导电材料覆盖层厚度的测量精度；大探测面涡流检测探头用于拾取平均电导率影响下的检测信号，减弱电导率不均匀对覆盖层厚度检测信号的影响；提离检测用于减弱提离晃动对大探测面涡流检测探头检测信号的影响，在导电材料表面覆盖层厚度发生变化，大探测面涡流检测探头产生微小提离移动时，保证大探测面涡流检测探头检测信号保持基本不变，为覆盖层厚度测量提供一个稳定的基准参考信号；包括标定和实测两个过程，

所述标定过程包括如下步骤，

a.制作阶梯形覆盖层模拟试片，所述阶梯形覆盖层模拟试片为具有已知多个不同阶梯高度的模拟试片，材质为非金属材料；

b.将阶梯形覆盖层模拟试片紧贴在标准导电材料试样表面，所述标准导电材料试样材质与结构与被检导电材料相同、无覆盖层；

c.将固定有大探测面涡流检测探头和涡流检测点探头的探头骨架下端面放置紧贴在阶梯形覆盖层模拟试片的最低高度的阶梯面上；涡流检测仪采用分时激励方法，先激励大探测面涡流检测探头，大探测面涡流检测探头提离一定距离检测标准导电材料试样，此时大探测面涡流检测探头检测信号是大探测面涡流检测探头的探测面下的标准导电材料试样的平均电导率影响下的检测信号，涡流检测仪保存大探测面涡流检测探头检测信号；此后，涡流检测仪激励涡流检测点探头，此时涡流检测点探头是紧贴着阶梯形覆盖层模拟试片的最低高度的阶梯面检测，涡流检测点探头检测信号是由导电材料电导率和导电材料覆盖层厚度共同作用下的检测信号，涡流检测仪保存涡流检测点探头检测信号；涡流检测仪以大探测面涡流检测探头检测信号为基准参考信号，将涡流检测点探头检测信号与大探测面涡流检测探头检测信号进行比较归一化处理，得到涡流检测点探头相对于大探测面涡流检测探头的归一化涡流检测信号；

d.将固定有大探测面涡流检测探头和涡流检测点探头的探头骨架下端面依次放置紧贴在阶梯形覆盖层模拟试片的其余阶梯面上，重复步骤c，得到每个阶梯面的涡流检测点探头相对于大探测面涡流检测探头的归一化涡流检测信号；

e.涡流检测仪以每个阶梯面的高度为横坐标，以每个阶梯面的涡流检测点探头相对于大探测面涡流检测探头的归一化涡流检测信号幅度为纵坐标，得到阶梯高度-归一化涡流检测信号幅度标定曲线函数；

所述实测过程包括如下步骤，

f. 将固定有大探测面涡流检测探头和涡流检测点探头的探头骨架下端面放置紧贴在被检导电材料覆盖层表面；涡流检测仪采用分时激励方法，先激励大探测面涡流检测探头，大探测面涡流检测探头提离一定距离检测被检导电材料，此时大探测面涡流检测探头检测信号是大探测面涡流检测探头的探测面下的被检导电材料的平均电导率影响下的检测信号；即使被检导电材料局部电导率与标准导电材料试样不同，但其平均电导率也与标准导电材料试样平均电导率相近，故此，此时大探测面涡流检测探头拾取的被检导电材料检测信号与在标准导电材料试样拾取的检测信号相近，这样一来就保证了标定过程与实测过程中基准参考信号的一致性；涡流检测仪保存大探测面涡流检测探头检测信号；此后，涡流检测仪激励涡流检测点探头，此时涡流检测点探头是紧贴着被检导电材料覆盖层表面检测，涡流检测仪保存涡流检测点探头检测信号；涡流检测仪以大探测面涡流检测探头检测信号为基准参考信号，将涡流检测点探头检测信号与大探测面涡流检测探头检测信号进行比较归一化处理，得到涡流检测点探头相对于大探测面涡流检测探头的实测归一化涡流检测信号，这个实测归一化涡流检测信号就是去除电导率不均匀影响后的仅与覆盖层厚度相关的涡流检测信号；

g.涡流检测仪将实测归一化涡流检测信号幅度值带入步骤e中得到的阶梯高度-归一化涡流检测信号幅度标定曲线函数中，计算得出被检导电材料覆盖层厚度值；此覆盖层厚度值就是减弱被检导电材料电导率分布不均匀对覆盖层厚度检测信号的影响后的覆盖层厚度值。