CN110220448A - 一种快速无损检测聚晶金刚石复合片脱钴深度的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种快速无损检测聚晶金刚石复合片的脱钴深度的装置，该装置由测试探头、探头驱动电路、探头信号检测电路、两路直接数字式信号合成器、模数转换器、计算机、输入键盘、显示器组成。该装置用于测量脱钴聚晶金刚石复合片的脱钴深度；工作时，将探头紧压在复合片的表面，绝缘的脱钴层使探头电极与复合片之间形成脱钴层电容；本发明通过对流经探头的交流电信号的测量，得到脱钴层电容的数值，进而得到脱钴层厚度的数据。本发明能够快速、无损地测量聚晶金刚石复合片的脱钴深度，便于在批量生产中进行在线的质量控制，提高脱钴聚晶金刚石复合片的产品质量和成品率。
Description
技术领域
本发明涉及超硬材料工具生产过程中的检测，尤其涉及一种快速无损检测聚晶金刚石复合片脱钴深度的装置。
背景技术
聚晶金刚石复合片，由聚晶金刚石层和硬质合金基体构成。因其兼具良好的耐磨性和高抗冲击性而被广泛应用于石油钻探、地质勘探和机械加工等领域。通常，聚晶金刚石层是由金刚石微粉和金属钴粉末经高温高压烧结形成的。高温高压烧结时，在钴催化剂的作用下，金刚石微颗粒之间形成D-D键，使金刚石微粉转化为大块的聚晶金刚石。然而，由于常压条件下，石墨是比金刚石更稳定的碳单质状态，在聚晶金刚石工具的使用过程中，加工热量可能使金刚石转化为石墨，造成工具的失效。钴催化剂的存在会急剧地促进这一过程，造成聚晶金刚石工具热稳定性、耐磨性的下降。针对这一现象，提高聚晶金刚石工具耐磨性能的重要方法是：引入复合片脱钴技术，利用电解法或强酸浸渍法，去除复合片中的钴相。脱钴深度是此项技术中的关键指标，如何快速检测复合片的脱钴深度是一个难点。
目前常用的脱钴检测方法有两种：第一种，用扫描电镜或显微镜等检测聚晶金刚石的断面；第二种，利用X射线透射成像测量脱钴深度。利用光学或扫描电子显微镜观察聚晶金刚石复合片的脱钴深度，需要将复合片破坏以露出截面，成本高、效率低、且只能做抽样检查。利用X射线像测量脱钴深度，可以做到全检，但其精度较低、且设备的购置和使用成本都较高，在实际生产中难以推广。
发明内容
为解决上述技术问题，本专利中公开的测量聚晶金刚石复合片脱钴深度的装置，不需要对样品做破坏性的切割，适用于浅脱钴和深脱钴的各类样品，且其具有低成本、高精度和便携式等优点，应用于聚晶金刚石复合片的脱钴流程中的质量监控和产品测试，能够显著地降低生产成本、提高产品质量和生产效率。
本发明采用的技术方案为：一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，包括：
与脱钴聚晶金刚石复合片表面直接接触的测试探头；
向测试探头中注入交流电流的探头驱动电路；
检测测试探头中测试点交流电压信号的探头信号检测电路；
为探头驱动电路提供交流信号源的一路直接数字式信号合成器；
将探头信号检测电路的模拟输出信号转化为数字信号的模数转换器；
为探头信号检测电路提供参考信号的一路直接数字式信号合成器；
为两路直接数字式信号合成器提供数字信号和控制信号、为模数转换器提供控制信号、接收模数转换器输出的数字信号、根据以上电信号计算脱钴层电容值、并根据脱钴层电容值计算脱钴层厚度的计算机；
对计算机进行操作的输入键盘；
显示计算机的测量过程、测量结果和工作状态的显示器。
进一步，所述的测试探头包括外壳、采样电阻、电极、信号输入接点、信号检测接点和若干个弹性连接组件；所述的采样电阻的阻值为50Ω-10kΩ；所述的电极可以使用纯铜、黄铜、青铜或其他铜合金，铝或铝的合金、不锈钢或其它导电材料制作；所述的电极的下表面是平整的平面。
进一步，所述的探头驱动电路由分立的三极管或集成运算放大器组成；从探头的信号输入接点输入交流电信号，其中，从信号输入接点输入的交流信号是单频的正弦波，其电压有效值U为0.1V-10V，频率f为0.1MHz-10MHz。
进一步，所述的探头信号检测电路具有三个输入端口，分别连接到测试探头的信号测试接点、探头信号输入点和第一参考信号；所述的信号测试接点连接到第一输入放大器，经放大和缓冲后分别输送到第一模拟乘法器、第二模拟乘法器；第一模拟乘法器将第一输入放大器的输出信号与探头信号输入点的电压相乘；第一参考信号是单频的正弦波，与探头信号输入点的电压相同、频率相同，相位相差90°；第二模拟乘法器将第一输入放大器的输出信号与第一参考信号相乘；第一模拟乘法器、第二模拟乘法器的输出分别连接到第一低通滤波器、第二低通滤波器；第一低通滤波器、第二低通滤波器的截止频率为10-100Hz；第一低通滤波器505的第一输出信号，与前述的U1的有效值成正比，是信号测试接点上、与输入信号同相位的成分，比例系数是由第一输入放大器、第一模拟乘法器、第一低通滤波器的参数决定的已知的固定值；第二低通滤波器的第二输出信号，与前述的U2的有效值成正比，是信号测试接点205上、与输入信号相位相差90°的成分，比例系数是由第一输入放大器、第二模拟乘法器、第二低通滤波器的参数决定的已知的固定值；探头信号检测电路中的放大器、模拟乘法器、滤波器，可以使用分立的三极管、集成的运算放大器或其组合搭建。
进一步，所述的探头信号检测电路具有三个输入端口，分别连接到测试探头的信号测试接点、探头信号输入点、第二参考信号、控制信号；探头测试接点的输出经第二输入放大器放大、缓冲后输入到第三模拟乘法器；第三模拟乘法器的另外一个输入点由复用器控制，根据控制信号的选择，分别与信号测试接点、第二参考信号连接；第二参考信号是单频的正弦波，它与信号测试接点上的信号电压相同、频率相同、相位相差90°。控制信号由计算机发出；第三模拟乘法器的输出连接到第三低通滤波器；第三低通滤波器的截止频率为10-100Hz；当控制信号驱动复用器、使第三模拟乘法器与信号测试接点连接时，低通滤波器的第三输出信号与前述的U1的有效值成正比，是信号测试接点上、与输入信号同相位的成分，比例系数是由第二输入放大器、第三模拟乘法器、第三低通滤波器的参数决定的已知的固定值；当控制信号驱动复用器、使第三模拟乘法器与第二参考信号连接时，第三低通滤波器的第三输出信号与前述的U2的有效值成正比，是信号测试接点上、与输入信号相位相差90°的成分，比例系数是由第二输入放大器、第三模拟乘法器、第三低通滤波器的参数决定的已知的固定值；探头信号检测电路中的放大器、模拟乘法器、滤波器，可以使用分立的三极管、集成的运算放大器或其组合搭建；探头信号检测电路中的复用器可以使用继电器、或半导体集成复用开关元件搭建。
进一步，所述的探头信号检测电路内包含至少一组放大电路，探头信号输入点的电压信号被输入到运算放大器的反相输入端；两个电阻组成分压反馈网络；运算放大器的输出信号电压与探头信号输入点上的电压成正比，比例系数由两个电阻的数值决定；运算放大器的输入阻抗大于100MΩ；放大电路的单位增益带宽大于10MHz；运算放大器的采用场效应输入以保证高输入阻抗。
进一步，所述的探头信号检测电路内包含至少一组模拟乘法器电路；模拟乘法器采用AD734模拟乘法器；AD735的管脚1与管脚6分别为两个输入端和，输出端上的电压与两个输入端电压的乘积成正比。
进一步，所述的探头信号检测电路内包含至少一组低通滤波器电路；所述的低通滤波器的输入端，经由两个电阻、两个电容组成的滤波网络后，输入到运算放大器。
进一步，具有一路直接数字式信号合成器，用于产生探头信号检测电路所需的第一参考信号或第二参考信号；它输出电压信号是单频正弦波，它输出的电压与频率与施加到探头信号输入点的电压U、频率f相同；它输出的信号与施加到探头信号输入点的信号相位相差90°；直接数字式信号合成器可以由市售的商品化DDS集成电路组成，也可以由市售的数模转化器集成电路组成，是公知的模拟信号发生技术。
进一步，所述的计算机用于设置直接数字式信号合成器，以产生有效值为U、频率为f的交流电压信号，输出到测试探头上的探头信号输入点；计算机用于设置直接数字式信号合成器，以产生和探头信号输入点上的信号电压相同、频率相同、相位相差90°的第一参考信号或第二参考信号；计算机用于接收模数转换器输出的数字信号，得到信号测试接点上、与探头信号输入点上电压的相位相同的成分，其电压有效值U1，得到信号测试接点上、与探头信号输入点上电压的相位相差90°的成分，其电压有效值U2。
附图说明
图1是本发明的原理框架图；
图2是测试探头结构示意图；
图3是测试探头使用场景示意图；
图4是测试探头使用场景的等效电路图；
图5是一种探头信号检测电路的原理图；
图6是另一种探头信号检测电路的原理图；
图7是探头信号检测电路中输入放大器的原理图；
图8是探头信号检测电路中乘法器的原理图；
图9是探头信号检测电路中低通滤波器的原理图；
图10是实施例的装置原理图和工作场景示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明包括与脱钴聚晶金刚石复合片表面直接接触的测试探头；向测试探头中注入交流电流的探头驱动电路；检测测试探头中测试点交流电压信号的探头信号检测电路；为探头驱动电路提供交流信号源的一路直接数字式信号合成器；将探头信号检测电路的模拟输出信号转化为数字信号的模数转换器；为探头信号检测电路提供参考信号的一路直接数字式信号合成器；为两路直接数字式信号合成器提供数字信号和控制信号、为模数转换器提供控制信号、接收模数转换器输出的数字信号、根据以上电信号计算脱钴层电容值、并根据脱钴层电容值计算脱钴层厚度的计算机；对计算机进行操作的输入键盘；显示计算机的测量过程、测量结果和工作状态的显示器。
如图2所示，测试探头由外壳201、采样电阻Rs 202、电极203、探头信号输入点204、信号测试接点205、若干个弹性连接组件206、若干连接电缆、连接探头和装置其它部分的屏蔽线缆构成；采样电阻Rs 202的阻值为50Ω-10kΩ；电极203可以使用纯铜，黄铜、青铜等铜合金，铝或铝的合金，不锈钢，以及其它导电材料制作；电极203的下表面是平整的平面。
如图3所示，在测量聚晶金刚石复合片的脱钴深度时，弹性连接组件206在压力下收缩，电极203的下表面和脱钴聚晶金刚石复合片的上表面紧密接触，接触压强为100Pa-10kPa，接触面积为10mm2-100mm2；脱钴聚晶金刚石复合片的的脱钴层301不含金属成分，具有良好的绝缘性；复合片的未脱钴层302具有一定的电导率；复合片的硬质合金基底303是电的良导体；当测试探头和复合片表面紧密接触时，电极203、脱钴层301、未脱钴层302形成了一个等效电容。
如图4所示，当交流电信号从探头信号输入点204输入时，交流电流依次流经采样电阻202，脱钴层电容401，未脱钴层电阻402，并从聚晶金刚石复合片的硬质合金基底303处接地；测试探头包含一个信号测试接点205，以测量交流电流流经采样电阻202时的电压降。探头驱动电路从探头信号输入点204输入交流电信号。从探头信号输入点204输入的交流信号是单频的正弦波，其电压有效值U可以是0.1V-10V，频率f可以是0.1MHz-10MHz；探头驱动电路由分立的三极管、或集成运算放大器等元件组成；直接数字式信号合成器根据计算机输出的数字信号，产生给定的交流电信号并输出到探头放大电路；直接数字信号合成器可以由市售的商品化DDS集成电路组成，也可以由市售的数模转化器集成电路组成，是公知的模拟信号发生技术。
探测检测电路中包含一部分电路，以提取出信号测试接点205上、与输入信号相位相同的成分U1；探测检测电路也中包含一部分电路，以提取出信号测试接点205上、与输入信号相位相差90°的成分U2。
如图5所示，探头信号检测电路可以具有三个输入端口，分别连接到测试探头的信号测试接点205、探头信号输入点204、第一参考信号501；信号测试接点205连接到第一输入放大器502，经放大和缓冲后分别输送到第一模拟乘法器503、第二模拟乘法器504；第一模拟乘法器503将第一输入放大器502的输出信号与探头信号输入点204的电压相乘；第一参考信号501是单频的正弦波，与探头信号输入点204的电压相同、频率相同，相位相差90°；第二模拟乘法器504将第一输入放大器502的输出信号与第一参考信号501相乘；第一模拟乘法器503、第二模拟乘法器504的输出分别连接到第一低通滤波器505、第二低通滤波器506；第一低通滤波器505、第二低通滤波器506的截止频率为10-100Hz；第一低通滤波器505的第一输出信号507，与前述的U1的有效值成正比，是信号测试接点205上、与输入信号同相位的成分，比例系数是由第一输入放大器502、第一模拟乘法器503、第一低通滤波器505的参数决定的已知的固定值；第二低通滤波器506的第二输出信号508，与前述的U2的有效值成正比，是信号测试接点205上、与输入信号相位相差90°的成分，比例系数是由第一输入放大器502、第二模拟乘法器504、第二低通滤波器506的参数决定的已知的固定值；探头信号检测电路中的放大器、模拟乘法器、滤波器，可以使用分立的三极管、集成的运算放大器、或它们的组合搭建；放大器、模拟乘法器、滤波器的组成是模拟信号领域的公知技术。
如图6所示，探头信号检测电路具有三个输入端口，分别连接到测试探头的信号测试接点205、探头信号输入点204、第二参考信号601、控制信号602；探头测试接点的输出经第二输入放大器603放大、缓冲后输入到第三模拟乘法器604；第三模拟乘法器604的另外一个输入点由复用器605控制，根据控制信号602的选择，分别与信号测试接点205、第二参考信号601连接；第二参考信号601是单频的正弦波，它与信号测试接点205上的信号电压相同、频率相同、相位相差90°。控制信号602由计算机发出；第三模拟乘法器604的输出连接到第三低通滤波器606；第三低通滤波器606的截止频率为10-100Hz；当控制信号602驱动复用器605、使第三模拟乘法器604与信号测试接点205连接时，低通滤波器的第三输出信号607与前述的U1的有效值成正比，是信号测试接点205上、与输入信号同相位的成分，比例系数是由第二输入放大器603、第三模拟乘法器604、第三低通滤波器606的参数决定的已知的固定值；当控制信号602驱动复用器605、使第三模拟乘法器604与第二参考信号601连接时，第三低通滤波器606的第三输出信号607与前述的U2的有效值成正比，是信号测试接点205上、与输入信号相位相差90°的成分，比例系数是由第二输入放大器603、第三模拟乘法器604、第三低通滤波器606的参数决定的已知的固定值；探头信号检测电路中的放大器、模拟乘法器、滤波器，可以使用分立的三极管、集成的运算放大器、或它们的组合搭建；探头信号检测电路中的复用器可以使用继电器、或半导体集成复用开关元件搭建；放大器、模拟乘法器、滤波器、复用器的组成是模拟信号领域的公知技术。
本发明中的探头信号检测电路内包含至少一组放大电路，如图7所示；探头信号输入点204的电压信号被输入到运算放大器701的反相输入端；电阻703、704组成分压反馈网络；运算放大器701的输出信号电压与探头信号输入点204上的电压成正比，比例系数由电阻703、704的数值决定；运算放大器701的输入阻抗大于100MΩ；放大电路的单位增益带宽大于10MHz；运算放大器的701采用场效应输入以保证高输入阻抗。
本发明中的探头信号检测电路内包含至少一组模拟乘法器电路；模拟乘法器可以采用如图8所示的电路；模拟乘法器的主要部件采用模拟器件公司（AnalogDeviceInc.美国）销售的AD734模拟乘法器；AD735的管脚1与管脚6分别为两个输入端801和802，输出端803上的电压与801、802电压的乘积成正比。
本发明中的探头信号检测电路内包含至少一组低通滤波器电路；如图9所示，低通滤波器的输入端901，经由电阻903、904、电容907、908组成的滤波网络后，输入到运算放大器909；低通滤波器的截止频率由电阻903、904、电容907、908组成的滤波网络决定；低通滤波器的增益由电阻905、906组成的反馈网络决定。
本发明中的模数转换器将探头信号检测电路中检测到的U1、U2转换为数字信号，输出到计算机；模数转换器的控制信号由计算机组成；模数转换器可以由市售的商品化模数转换芯片组成，也可以由市售的具有计算机数据接口的电压表组成。
本发明中的直接数字式信号合成器用于产生探头信号检测电路所需的第一参考信号501或第二参考信号601；它输出电压信号是单频正弦波，它输出的电压与频率与施加到探头信号输入点204的电压U、频率f相同；它输出的信号与施加到探头信号输入点204的信号相位相差90°；直接数字式信号合成器可以由市售的商品化DDS集成电路组成，也可以由市售的数模转化器集成电路组成，是公知的模拟信号发生技术。
本发明中的一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石复合片脱钴深度的装置具有两路直接数字式信号合成器，它们同一组时钟和同步信号，以保证相互的相位稳定性。
本发明中的计算机用于设置直接数字式信号合成器，以产生有效值为U、频率为f的交流电压信号，输出到测试探头上的探头信号输入点204；计算机用于设置直接数字式信号合成器，以产生和探头信号输入点204上的信号电压相同、频率相同、相位相差90°的第一参考信号501或第二参考信号601；计算机用于接收模数转换器输出的数字信号，得到信号测试接点205上、与探头信号输入点204上电压的相位相同的成分，其电压有效值U1，得到信号测试接点205上、与探头信号输入点204上电压的相位相差90°的成分，其电压有效值U2。
本发明中的计算机根据图4所示的等效电路原理和前述的参数、计算脱钴层的等效电容值C；脱钴层的等效电容值的计算公式为其中Rs为采 样电阻阻值。并根据电极面积A、真空介电常数∈0、金刚石的相对介电常数∈D、聚晶金 刚石的填充因子q、脱钴层的电容值C，利用公式计算脱钴层的厚度。 其中，填充因子q对于同一工艺的同一批样品是固定的，可以通过对聚晶金刚石复合 片取样、切开、在显微镜下观察并计算截面孔洞率得到。
以下为本发明的一种实施例。
如图10所示的脱钴聚晶金刚石脱钴深度测量装置和工作场景。被测试的聚晶金刚石复合片为1613尺寸系列样品，直径为15.88mm、厚度13.2mm。将上述聚晶金刚石复合片采用强酸浸渍法脱钴，脱钴周期24h。测试前，样品表面经过除油、超声波清洗和干燥。测试探头1001被压在脱钴聚晶金刚石复合片1002的表面，使电极1003和脱钴聚晶金刚石的脱钴层1004紧密接触。电极1003的有效面积为80mm2聚晶金刚石复合片的硬质合金衬底1006接地。探头1001内部包含了采样电阻、产生测试信号的探头驱动电路、以及如图5所示的测试信号检测电路。两组电压相同、频率相同、相位相差90°的交流信号分别经同轴电缆1005、同轴电缆1006送入探头内部，作为测试和参考信号源。测试信号和参考信号分别由直接数字式信号合成器1009、直接数字式信号合成器1010产生。信号检测电路读出的与测试信号同相位的成分U1、与测试信号相位相差90°的成分U2分别经电缆1007、电缆1008送入复用器1011，并连接到模数转换器1012。直接数字式信号合成器1009、直接数字式信号合成器1010、模数转换器1012与连接到计算机1014。计算机的控制和参数输入通过输入键盘1015进行，运行结果和运行状态显示在显示器1013上。
电极上连接的采样电阻Rs为2000Ω。输入的电压U为10V，频率1MHz。利用图5所示的电路，测量信号测试接点205上的电压，和输入电压同相位的成分为9.86V，和输入电压相位相差90°的成分为1.11V。将同一批次的脱钴聚晶金刚石复合片切开，在显微镜下观察其孔隙面积约为总面积的5%，填充因子估算为95%。根据上述测量结果，，脱钴层对应的电容值大小为8.9pF，样品的脱钴深度为430μm。
Claims (10)
1.一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，其特征在于，包括：
与脱钴聚晶金刚石复合片表面直接接触的测试探头；
向测试探头中注入交流电流的探头驱动电路；
检测测试探头中测试点交流电压信号的探头信号检测电路；
为探头驱动电路提供交流信号源的一路直接数字式信号合成器；
将探头信号检测电路的模拟输出信号转化为数字信号的模数转换器；
为探头信号检测电路提供参考信号的一路直接数字式信号合成器；
为两路直接数字式信号合成器提供数字信号和控制信号、为模数转换器提供控制信号、接收模数转换器输出的数字信号、根据以上电信号计算脱钴层电容值、并根据脱钴层电容值计算脱钴层厚度的计算机；
对计算机进行操作的输入键盘；
显示计算机的测量过程、测量结果和工作状态的显示器。
2.根据权利要求1所述的一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，其特征在于：所述的测试探头包括外壳、采样电阻、电极、信号输入接点、信号检测接点和若干个弹性连接组件；所述的采样电阻的阻值为50Ω-10kΩ；所述的电极可以使用纯铜、黄铜、青铜或其他铜合金，铝或铝的合金、不锈钢或其它导电材料制作；所述的电极的下表面是平整的平面。
3.根据权利要求1所述的一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，其特征在于：所述的探头驱动电路由分立的三极管或集成运算放大器组成；从探头的信号输入接点输入交流电信号，其中，从信号输入接点输入的交流信号是单频的正弦波，其电压有效值U为0.1V-10V，频率f为0.1MHz-10MHz。
4.根据权利要求1所述的一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，其特征在于：所述的探头信号检测电路具有三个输入端口，分别连接到测试探头的信号测试接点（205）、探头信号输入点（204）和第一参考信号（504）；所述的信号测试接点（205）连接到第一输入放大器（502），经放大和缓冲后分别输送到第一模拟乘法器（503）、第二模拟乘法器（504）；第一模拟乘法器（503）将第一输入放大器（502）的输出信号与探头信号输入点（204）的电压相乘；第一参考信号（504）是单频的正弦波，与探头信号输入点（204）的电压相同、频率相同，相位相差90°；第二模拟乘法器504将第一输入放大器（502）的输出信号与第一参考信号（504）相乘；第一模拟乘法器（503）、第二模拟乘法器504的输出分别连接到第一低通滤波器（505）、第二低通滤波器（506）；第一低通滤波器（505）、第二低通滤波器（506）的截止频率为10-100Hz；第一低通滤波器（505）的第一输出信号（507），与前述的U1的有效值成正比，是信号测试接点（205）上、与输入信号同相位的成分，比例系数是由第一输入放大器（502）、第一模拟乘法器（503）、第一低通滤波器（505）的参数决定的已知的固定值；第二低通滤波器（506）的第二输出信号（508），与前述的U2的有效值成正比，是信号测试接点（205）上、与输入信号相位相差90°的成分，比例系数是由第一输入放大器（502）、第二模拟乘法器504、第二低通滤波器（506）的参数决定的已知的固定值；探头信号检测电路中的放大器、模拟乘法器、滤波器，可以使用分立的三极管、集成的运算放大器或其组合搭建。
5.根据权利要求1所述的一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，其特征在于：所述的探头信号检测电路具有三个输入端口，分别连接到测试探头的信号测试接点（205）、探头信号输入点（204）、第二参考信号（601）、控制信号（602）；探头测试接点的输出经第二输入放大器（603）放大、缓冲后输入到第三模拟乘法器（604）；第三模拟乘法器（604）的另外一个输入点由复用器（605）控制，根据控制信号（602）的选择，分别与信号测试接点（205）、第二参考信号（601）连接；第二参考信号（601）是单频的正弦波，它与信号测试接点（205）上的信号电压相同、频率相同、相位相差90°；控制信号（602）由计算机发出；第三模拟乘法器（604）的输出连接到第三低通滤波器606；第三低通滤波器606的截止频率为10-100Hz；当控制信号（602）驱动复用器（605）、使第三模拟乘法器（604）与信号测试接点（205）连接时，低通滤波器的第三输出信号（607）与前述的U1的有效值成正比，是信号测试接点（205）上、与输入信号同相位的成分，比例系数是由第二输入放大器（603）、第三模拟乘法器（604）、第三低通滤波器606的参数决定的已知的固定值；当控制信号（602）驱动复用器（605）、使第三模拟乘法器（604）与第二参考信号（601）连接时，第三低通滤波器606的第三输出信号（607）与前述的U2的有效值成正比，是信号测试接点（205）上、与输入信号相位相差90°的成分，比例系数是由第二输入放大器（603）、第三模拟乘法器（604）、第三低通滤波器606的参数决定的已知的固定值；探头信号检测电路中的放大器、模拟乘法器、滤波器，可以使用分立的三极管、集成的运算放大器或其组合搭建；探头信号检测电路中的复用器可以使用继电器、或半导体集成复用开关元件搭建。
6.根据权利要求1所述的一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，其特征在于：所述的探头信号检测电路内包含至少一组放大电路，探头信号输入点（204）的电压信号被输入到运算放大器（701）的反相输入端；电阻（703、704）组成分压反馈网络；运算放大器（701）的输出信号电压与探头信号输入点（204）上的电压成正比，比例系数由电阻（703、704）的数值决定；运算放大器（701）的输入阻抗大于100MΩ；放大电路的单位增益带宽大于10MHz；运算放大器的（701）采用场效应输入以保证高输入阻抗。
7.根据权利要求1所述的一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，其特征在于：所述的探头信号检测电路内包含至少一组模拟乘法器电路；模拟乘法器采用AD734模拟乘法器；AD735的管脚1与管脚6分别为两个输入端（801、802），输出端（803）上的电压与输入端（801、802）电压的乘积成正比。
8.根据权利要求1所述的一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，其特征在于：所述的探头信号检测电路内包含至少一组低通滤波器电路；所述的低通滤波器的输入端（901），经由电阻（903、904）、电容（907、908）组成的滤波网络后，输入到运算放大器（909）。
9.根据权利要求1所述的一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，其特征在于：所述的直接数字式信号合成器用于产生探头信号检测电路所需的第一参考信号（504）或第二参考信号（601）；其输出电压信号是单频正弦波，输出的电压与频率与施加到探头信号输入点（204）的电压U、频率f相同；它输出的信号与施加到探头信号输入点（204）的信号相位相差90°；直接数字式信号合成器可以由市售的商品化DDS集成电路组成，也可以由市售的数模转化器集成电路组成。
10.根据权利要求1所述的一种快速无损检测脱钴聚晶金刚石的脱钴层厚度的装置，其特征在于：所述的计算机用于设置直接数字式信号合成器，以产生有效值为U、频率为f的交流电压信号，输出到测试探头上的探头信号输入点（204）；计算机用于设置直接数字式信号合成器，以产生和探头信号输入点（204）上的信号电压相同、频率相同、相位相差90°的第一参考信号（504）或第二参考信号（601）；计算机用于接收模数转换器输出的数字信号，得到信号测试接点（205）上、与探头信号输入点（204）上电压的相位相同的成分，其电压有效值U1，得到信号测试接点（205）上、与探头信号输入点（204）上电压的相位相差90°的成分，其电压有效值U2。
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