CN114740052A - 金属箔电导率测试方法 - Google Patents

金属箔电导率测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114740052A
CN114740052A CN202210326652.9A CN202210326652A CN114740052A CN 114740052 A CN114740052 A CN 114740052A CN 202210326652 A CN202210326652 A CN 202210326652A CN 114740052 A CN114740052 A CN 114740052A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal foil
conductivity
standard sample
thickness
constant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210326652.9A
Other languages
English (en)
Inventor
刘悦
杨蕴帆
姚松松
范同祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chuanlan Technology Shanghai Co ltd
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN202210326652.9A priority Critical patent/CN114740052A/zh
Publication of CN114740052A publication Critical patent/CN114740052A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/041Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明提供一种金属箔电导率测试方法,其包括:当待测金属箔厚度小于第一设定值时,提供第一参数与金属箔电导率的第一关系式;对所述待测金属箔进行处理,获得具有不同厚度的第一待测金属箔及第二待测金属箔,所述第一待测金属箔及第二待测金属箔的厚度均小于所述第一设定值;采用涡流检测方法获得所述第一待测金属箔及第二待测金属箔的线圈反馈电压;以所述厚度与所述线圈反馈电压为参数,获得第一数值;以所述第一数值作为所述第一参数的已知值,根据所述第一关系式获得待测金属箔的电导率。本发明测试方法能够提高电导率测试准确度。

Description

金属箔电导率测试方法
技术领域
本发明涉及材料测试领域,尤其涉及一种金属箔电导率测试方法。
背景技术
随着消费电子、新能源行业的快速发展,服务器、PCB、锂电池等相关设备和器件逐渐向小型化、大密度互联、高精度的方向发展,由此为超薄铜箔提供了广阔的市场空间。例如,PCB向多层化、高集成化方向发展,印制线路图形和线宽、间距也向着微细化发展,在精细线路中越来越多地使用超薄铜箔;对于锂电金属箔而言,为了满足动力电池高能量密度、高安全性等特点,锂电金属箔向轻薄化发展已是大势所趋。电导率作为金属箔的重要性能指标,决定了金属箔的应用场景。不同厂家生产的超薄、薄金属箔导电性能参差不齐,因此对金属箔进行电导率测试是评判其性能优劣的重要手段。
目前,工业上常用的测试金属箔电导率的方法有四探针测量法和涡流技术检测。
四探针测量法的原理是将四根间距相等的探针置于同一直线上,使探针与样品形成欧姆接触,使用恒流源将电流施加于探针1、4间,同时将探针2、3间的电压差利用高输入阻抗的精确电压表测出。最后,经薄层原理和厚块原理修正后可得样品电导率。由于探针和材料之间存在接触电阻,且测量系统具有内阻,因此该方法常用于测量电导率不高的材料,如半导体材料;除此之外,四探针测量方法中,探针必须要与试件接触,因而会对试件表面造成损伤。
涡流技术是一种无损检测技术,当通过交变电流的线圈靠近被测样品时,被测样品表面将产生涡流,涡流会形成二次磁场,该磁场与线圈原磁场相互作用,使线圈阻抗发生变化,由此改变线圈的反馈电压进而得到待测参数,如电导率、磁导率等。其优势在于适用于高电导率样品、无需与样品接触、对测试环境要求宽松和检测精度高,因此涡流传感器被广泛应用于航空航天和大规模工业生产中。然而,因为该方法对待测材料厚度有严格的要求(待测材料厚度需大于材料趋肤深度的三倍),所以仅适用于金属块体材料的电导率测试。对于超薄金属箔、薄金属箔而言,传统涡流技术测量准确度低。
因此,亟需一种新的金属箔电导率测试方法,以提高对超薄金属箔、薄金属箔电导率测量的准确度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种金属箔电导率测试方法,其能够提高对超薄金属箔、薄金属箔的电导率测量的准确度。
为了解决上述问题,本发明提供了一种金属箔电导率测试方法,其包括:当待测金属箔厚度小于第一设定值时,提供第一参数与金属箔电导率的第一关系式;对所述待测金属箔进行处理,获得具有不同厚度的第一待测金属箔及第二待测金属箔,所述第一待测金属箔及第二待测金属箔的厚度均小于所述第一设定值;采用涡流检测方法获得所述第一待测金属箔及第二待测金属箔的线圈反馈电压;以所述厚度与所述线圈反馈电压为参数,获得第一数值;以所述第一数值作为所述第一参数的已知值,根据所述第一关系式获得待测金属箔的电导率。
在一些具体实施方式中,第一参数与金属箔电导率的第一关系式为第一参数与金属箔电导率平方的关系式:
Y=k1σ2+b1
其中,Y为第一参数,σ为金属箔电导率,k1、b1为常数。
获得常数k1及常数b1的方法包括:获得第一标准试样组中至少两个不同厚度的金属箔标准试样的厚度及采用涡流检测方法获得金属箔标准试样的线圈反馈电压,获得第二标准试样组中至少两个不同厚度的金属箔标准试样的厚度及采用涡流检测方法获得金属箔标准试样的线圈反馈电压,所述第一标准试样组具有第一电导率,所述第二标准试样组具有第二电导率,所述第一标准试样组及所述第二标准试样组中金属箔标准试样的厚度均小于所述第一设定值;以第一标准试样组中的金属箔标准试样的厚度及线圈反馈电压为参数,获得第一常数,以第二标准试样组中的金属箔标准试样的厚度及线圈反馈电压为参数,获得第二常数;以所述第一常数、所述第二常数作为已知的第一参数及所述第一电导率与第二电导率作为已知金属箔电导率,根据所述第一关系式获得所述常数k1及常数b1
在一具体实施方式中,所述第一常数的关系式为:
C1=(ln(UA2)-ln(UA1))/(ln(tA2)-ln(tA1))
其中,C1为第一常数,UA1为第一标准试样组中第一金属箔标准试样的线圈反馈电压,UA2为第一标准试样组中第二金属箔标准试样的线圈反馈电压,tA1为第一标准试样组中第一金属箔标准试样的厚度,tA2为第一标准试样组中第二金属箔标准试样的厚度;所述第二常数的关系式为:
C2=(ln(UB2)-ln(UB1))/(ln(tB2)-ln(tB1))
其中,C2为第二常数,UB1为第二标准试样组中第三金属箔标准试样的线圈反馈电压,UB2为第二标准试样组中第四金属箔标准试样的线圈反馈电压,tB1为第二标准试样组中第三金属箔标准试样的厚度,tB2为第二标准试样组中第四金属箔标准试样的厚度。
在一具体实施方式中,第一电导率与所述第二电导率之差大于或等于30%IACS。
在一具体实施方式中,对所述待测金属箔进行处理,获得具有不同厚度的至少两个金属箔的步骤包括:对所述待测金属箔进行增厚或者减薄,以获得具有不同厚度的金属箔。
在一具体实施方式中,所述第一数值的关系式为:
Y1=ln(UE2)-ln(UE1))/(ln(tE2)-ln(tE1))
其中,Y1为所述第一数值,UE1为第一待测金属箔的线圈反馈电压,UE2为第二待测金属箔的线圈反馈电压,tE1为第一待测金属箔的厚度,tE2为第二待测金属箔的厚度。
在一具体实施方式中,当待测金属箔厚度大于或等于第二设定值时,提供第二参数与金属箔电导率的第二关系式,所述第二设定值大于所述第一设定值;采用涡流检测方法获得所述待测金属箔的线圈反馈电压;以获得的线圈反馈电压为第二参数,根据所述第二关系式获得待测金属箔的电导率。
在一具体实施方式中,第二参数与金属箔电导率的第二关系式为:
ln(U)=k2ln(σ)+b2
其中,U为所述第二参数,σ为金属箔电导率,k2、b2为常数。
在一具体实施方式中,获得常数k2及常数b2的方法包括:获取两个具有不同电导率的金属箔标准试样的电导率,所述金属箔标准试样的厚度大于所述第二预设值;采用涡流检测方法获得两个所述金属箔标准试样的线圈反馈电压;以所述电导率与所述线圈反馈电压为已知参数,根据所述第二关系式获得所述常数k2及常数b2
在一具体实施方式中,当待测金属箔厚度小于第二设定值,且大于第一设定值时,增厚所述待测金属箔,使所述待测金属箔厚度大于所述第二设定值,并对增厚的待测金属箔进行电导率测试。
在一具体实施方式中,增厚所述待测金属箔的方法包括叠加多层所述待测金属箔。
在一具体实施方式中,获得待测金属箔的厚度,并判断所述待测金属箔的厚度与第一设定值及第二设定值的关系。
在一具体实施方式中,所述第一设定值小于一倍趋肤深度,所述第二设定值大于三倍趋肤深度。
本发明金属箔电导率测试方法基于涡流原理建立线圈反馈电压—厚度—电导率三者的关系式,通过测试待测金属箔的线圈反馈电压和厚度,计算反推出待测金属箔电导率。该方法既具有传统涡流技术无损、测试精度高(误差小于2%)等优势,又使涡流技术检测不再受待测材料厚度的限制,适用于厚度小于一倍趋肤深度的金属箔,例如厚度小于100微米的金属箔。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式提供的金属箔电导率测试方法的步骤示意图;
图2是本发明一具体实施方式提供的金属箔电导率测试方法的流程图
图3是金属箔电导率不同时的ln(t)-ln(U)的线性关系示意图;
图4是第一参数与金属箔电导率平方的关系图;
图5是本发明金属箔电导率测试方法的理论误差图;
图6是金属箔叠层层数与电导率的关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的金属箔电导率测试方法的具体实施方式做详细说明。
图1是本发明一具体实施方式提供的金属箔电导率测试方法的步骤示意图,图2是本发明一具体实施方式提供的金属箔电导率测试方法的流程图,请参阅图1及图2,所述方法包括:
步骤S10,当待测金属箔厚度小于第一设定值时,提供第一参数与金属箔电导率的第一关系式。
在执行之该步骤之前,在本具体实施方式中,还包括如下步骤:测量所述待测金属箔的厚度,并判断所述待测金属箔的厚度是否大于或等于第一设定值,若所述待测金属箔的厚度小于所述第一设定值,则执行步骤S10。可选地,若所述待测金属箔的厚度大于或者等于所述第一设定值,则执行步骤S20。
进一步,所述第一设定值小于一倍趋肤深度。在本具体实施方式中,所述第一设定值取值为100微米,可以理解的是,在其他具体实施方式中,所述第一设定值也可为其他数值,只要小于一倍趋肤深度即可。
在本具体实施方式中,所述第一参数与金属箔电导率的第一关系式为第一参数与金属箔电导率平方的关系式。所述第一参数与金属箔电导率平方的关系式如式(一)。
Y=k1σ2+b1 (一)
其中,Y为第一参数,σ为金属箔电导率,k1、b1为常数。
本发明还提供一种获得常数k1及常数b1的方法。所述方法包括如下步骤:
获得第一标准试样组中至少两个不同厚度的金属箔标准试样的厚度及采用涡流检测方法获得金属箔标准试样的线圈反馈电压,获得第二标准试样组中至少两个不同厚度的金属箔标准试样的厚度及采用涡流检测方法获得金属箔标准试样的线圈反馈电压,所述第一标准试样组具有第一电导率,所述第二标准试样组具有第二电导率,所述第一标准试样组及所述第二标准试样组中金属箔标准试样的厚度均小于所述第一设定值。
例如,在本具体实施方式中,提供第一标准试样组中的第一金属箔标准试样A1及第二金属箔标准试样A2、第二标准试样组中的第三金属箔标准试样B1及第四金属箔标准试样B2。
第一金属箔标准试样A1及第一金属箔标准试样A2具有相同的电导率,均为第一电导率σA,第三金属箔标准试样B1及第四金属箔标准试样B2具有相同的电导率,均为第二电导率σB。即所述第一金属箔标准试样A1、第二金属箔标准试样A2、第三金属箔标准试样B1及第四金属箔标准试样B2的电导率为已知数。
在一具体实施方式中,第一金属箔标准试样A1及第一金属箔标准试样A2选取的标准是,第一电导率σA与所述第二电导率σB之差大于或等于30%IACS。由于第一关系式是一个近似的关系式,若第一电导率σA与所述第二电导率σB之间的差异不大,在测试范围内,第一关系式的偏差可能很大,因此,为了提高第一关系式的准确性,即提高测试的准确度,第一电导率σA与所述第二电导率σB之差大于或等于30%IACS。
进一步,在本发明一具体实施方式中,受限于本发明测试方法的测试范围的影响,第一电导率σA与所述第二电导率σB之差需要小于或者等于本申请电导率测试范围最大值与最小值之差。例如,在本具体实施方式中,在激励频率为500kHz的情况下,本发明电导率测试范围是50-110%IACS,则第一金属箔标准试样A1及第一金属箔标准试样A2的电导率选取只能在这个范围内,即第一电导率σA与所述第二电导率σB之差需要小于或者等于60%IACS。
测量获得所述第一金属箔标准试样A1、第二金属箔标准试样A2、第三金属箔标准试样B1及第四金属箔标准试样B2的厚度tA1、tA2、tB1、tB2。所述第一金属箔标准试样A1、第二金属箔标准试样A2、第三金属箔标准试样B1及第四金属箔标准试样B2的厚度均小于所述第一设定值。在本发明其他具体实施方式中,也可根据预先存储的记录获得所述第一金属箔标准试样A1、第二金属箔标准试样A2、第三金属箔标准试样B1及第四金属箔标准试样B2的厚度tA1、tA2、tB1、tB2。即所述第一金属箔标准试样A1、第二金属箔标准试样A2、第三金属箔标准试样B1及第四金属箔标准试样B2的厚度tA1、tA2、tB1、tB2为已知数。
采用涡流检测方法获得所述第一金属箔标准试样A1、第二金属箔标准试样A2、第三金属箔标准试样B1及第四金属箔标准试样B2的线圈反馈电压。具体地说,将涡流检测装置的探头连接阻抗分析仪,分别置于第一标准试样组及第二标准试样组上方,测得所述第一金属箔标准试样A1、第二金属箔标准试样A2、第三金属箔标准试样B1及第四金属箔标准试样B2的线圈反馈电压UA1、UA2、UB1、UB2
以第一标准试样组中的金属箔标准试样的厚度及线圈反馈电压为参数,获得第一常数,以第二标准试样组中的金属箔标准试样的厚度及线圈反馈电压为参数,获得第二常数。
例如,在本具体实施方式中,以所述第一金属箔标准试样A1及第二金属箔标准试样A2的厚度tA1、tA2的对数与线圈反馈电压UA1、UA2的对数为变量,形成点M1(ln(tA1),ln(UA1))、M2(ln(tA2),ln(UA2)),并获得ln(t)-ln(U)的线性关系,该线性关系的斜率即为第一常数C1。所述第一常数C1的计算公式如下:
C1=(ln(UA2)-ln(UA1))/(ln(tA2)-ln(tA1))
再例如,在本具体实施方式中,由计算机收集和分析,以所述第三金属箔标准试样B1、第四金属箔标准试样B2的厚度tB1、tB2及线圈反馈电压UB1、UB2为参数,形成点N1(ln(tB1),ln(UB1))、N2(ln(tB2),ln(UB2)),并获得ln(t)-ln(U)的线性关系,该线性关系的斜率即为第二常数C2。所述第二常数C2的计算公式如下:
C2=(ln(UB2)-ln(UB1))/(ln(tB2)-ln(tB1))
图3是金属箔电导率不同时的ln(t)-ln(U)的线性关系示意图。在激励频率为500kHz的情况下,本发明电导率测试范围在50%-110%IACS。IACS(InternationalAnnealed Copper Standard)意为国际退火铜标准,用来表征金属或合金的电导率(参比于标准退火纯铜)。一般定义标准退火纯铜的电导率为100%IACS。例如,请参阅图3,金属箔电导率为60%IACS是指该标准下金属箔电导率为60%。
趋肤深度计算公式如下:
δ=1000(1/μ0πfσ)
其中:δ为趋肤深度(mm);μ0为导体在真空中的磁导率;f为频率(Hz);σ为导体的电导率(S/m)。根据该公式可计算出金属箔的趋肤深度,从而确定第一设定值。
请继续参阅图3,作为示例,金属箔电导率为60%IACS所对应的线性关系的斜率为所述第一常数C1,金属箔电导率为80%IACS所对应的线性关系的斜率为所述第二常数C2。从图3也可看出,同一金属箔电导率下,ln(t)-ln(U)呈线性关系。
以所述第一常数、所述第二常数作为已知的第一参数及所述第一电导率与第二电导率作为已知金属箔电导率,根据所述第一关系式获得所述常数k1及常数b1
例如,以所述第一常数C1、所述第二常数C2作为已知的第一参数Y及所述第一电导率σA与第二电导率σB作为已知金属箔电导率,根据式(一)获得所述常数k1及常数b1,如下公式所示。
C1=k1σA 2+b1
C2=k1σB 2+b1
其中,第一常数C1、第二常数C2、第一电导率σA与第二电导率σB已知,从而可获得常数k1及常数b1
请继续参阅图1及图2,步骤S11,对所述待测金属箔进行处理,获得具有不同厚度的第一待测金属箔及第二待测金属箔,所述第一待测金属箔及第二待测金属箔的厚度均小于所述第一设定值。在该步骤中,获得所述第一待测金属箔的厚度tE1及第二待测金属箔的厚度tE2
在该步骤中,可所述待测金属箔进行增厚或者减薄,以获得具有不同厚度的金属箔。所述增厚的方法包括多层待测金属箔叠加,所述减薄的方法包括对待测金属箔进行机械抛磨。其中,在对多层待测金属箔叠加时,待测金属箔叠加层数小于或者等于5层,以避免叠加层数过多而影响待测金属箔电导率。
在本发明一些具体实施方式中,对原始的待测金属箔进行增厚或者减薄获得所述第一待测金属箔及第二待测金属箔,而在本具体实施方式中,将原始的待测金属箔作为第一待测金属箔,对原始的待测金属箔进行减薄作为第二待测金属箔,在本发明其他具体实施方式中,也可对原始的待测金属箔进行增厚作为第二待测金属箔。可以理解的是,无论是对待测金属箔进行增厚或者减薄,其厚度均小于所述第一设定值。
请继续参阅图1及图2,步骤S12,采用涡流检测方法获得所述第一待测金属箔及第二待测金属箔的线圈反馈电压。
具体地说,将涡流检测装置的探头连接阻抗分析仪,分别置于第一待测金属箔及第二待测金属箔上方,测得所述第一待测金属箔及第二待测金属箔的线圈反馈电压UE1、UE2
请继续参阅图1及图2,步骤S13,以所述厚度与所述线圈反馈电压为参数,获得第一数值。在该步骤中,所述第一数值Y1的关系式为:
Y1=ln(UE2)-ln(UE1))/(ln(tE2)-ln(tE1))
请继续参阅图1及图2,步骤S14,以所述第一数值Y1作为所述第一参数的已知值,根据所述第一关系式获得待测金属箔的电导率。即将所述第一数值Y1作为已知的第一参数,代入式(一),获得待测金属箔的电导率σ。
本发明金属箔电导率测试方法基于涡流原理建立线圈反馈电压—厚度—电导率三者的关系式,通过测试待测金属箔的线圈反馈电压和厚度,计算反推出待测金属箔电导率。该方法既具有传统涡流技术无损、测试精度高(误差小于2%)等优势,又使涡流技术检测不再受待测材料厚度的限制,适用于厚度小于一倍趋肤深度的金属箔,例如厚度小于100微米的金属箔。
图4所示为第一参数Y与金属箔电导率平方σ2的关系图,从图4可以看出,原始数据点与拟合直线(如图中虚线)吻合程度高,拟合确定系数R2为0.99992,这说明第一参数Y与金属箔电导率平方σ2呈近线性关系,也就是说,在本申请测试方法中能够通过两个标准样确定第一关系式。其中,原始数据点是指有限元分析所得到的对应金属箔电导率平方σ2下的第一参数Y,拟合直线是根据原始数据点进行最小二乘法拟合得到。
图5是本发明选用电导率50%IACS的金属箔作为第一标准试样组、采用电导率110%IACS的金属箔作为第二标准试样组时测试结果的理论误差图,其中,实线为标准线,即当材料真实电导率和测试电导率相等时数据点将位于该标准线上,正方形点表示采用本发明测试方法获得的数据点,例如在图中材料真实电导率为60%IACS的样品用本发明测试方法获得的电导率略小于60%IACS,从图5可以看出,整体理论误差在2%IACS以内,本发明测试方法大大提高了电导率测试的准确度。
请继续参阅图1及图2,可选地,在本具体实施方式中,本发明金属箔电导率测试方法还包括测量所述待测金属箔的厚度,并判断所述待测金属箔的厚度与第一设定值的关系,若所述待测金属箔的厚度大于或者等于所述第一设定值,则执行步骤S20,步骤S20包括:判断待测金属箔的厚度是否大于或等于第二设定值,若是,则执行步骤S21,若否,则执行步骤S30。
步骤S21,当待测金属箔厚度大于或等于第二设定值时,提供第二参数与金属箔电导率的第二关系式,所述第二设定值大于所述第一设定值。
在本发明一些具体实施方式中,所述第二设定值大于三倍趋肤深度,以提高该电导率测量的准确度。例如,在本具体实施方式中,所述第二设定值为400微米,可以理解的是,在其他具体实施方式中,所述第二设定值也可为其他数值,只要大于三倍趋肤深度即可。
在本具体实施方式中,第二参数与金属箔电导率的第二关系式为:
ln(U)=k2ln(σ)+b2 (二)
其中,U为所述第二参数,σ为金属箔电导率,k2、b2为常数。
本发明还提供一种获得常数k2及常数b2的方法。所述方法包括:
获取厚度不同的两个金属箔标准试样的电导率,所述金属箔标准试样的厚度大于所述第二预设值。
采用涡流检测方法获得两个所述金属箔标准试样的线圈反馈电压。例如,在本具体实施方式中,将涡流检测装置的探头连接阻抗分析仪,分别置于两个金属箔标准试样上方,测得线圈反馈电压UA、UB
以所述电导率与所述线圈反馈电压为已知参数,根据所述第二关系式获得所述常数k2及常数b2。例如,在本具体实施方式中,并非是直接以电导率与所述线圈反馈电压为第二关系式的变量,而是以电导率及所述线圈反馈电压的对数作为第二关系式的变量。具体地说,构造两点M(ln(σA),ln(UA))、N(ln(σB),ln(UB)),将ln(σA)及ln(UA)、ln(σB)及ln(UB)代入式(二)获得常数k2及常数b2的数值。
在执行步骤S21后,执行步骤S22,步骤S22包括:采用涡流检测方法获得所述待测金属箔的线圈反馈电压。具体地说,在本具体实施方式中,将涡流检测装置的探头连接阻抗分析仪,置于待测金属箔上方,测得待测金属箔的线圈反馈电压UT
步骤S23,以获得的线圈反馈电压为第二参数,根据所述第二关系式获得待测金属箔的电导率。具体地说,将待测金属箔的线圈反馈电压UT代入式(二),得到待测样品的电导率σT
进一步,在本具体实施方式中,所述方法还包括:步骤S30,若所述金属箔厚度小于第二设定值,且大于第一设定值,则增厚所述待测金属箔,使所述待测金属箔厚度大于所述第二设定值,再执行步骤S21。
进一步,在本具体实施方式中,增厚所述待测金属箔的方法包括叠加多层所述待测金属箔,例如,叠加2~4层待测金属箔,使其厚度大于第二设定值。
本发明具体实施方式提供的金属箔电导率测试方法能够根据所述金属箔的厚度不同采用不同的测试方法,大大提高了金属箔电导率测试准确度。
当待测金属箔厚度大于三倍趋肤深度时,待测金属箔厚度的变化对线圈反馈电压的影响几乎可以忽略不计,所以当满足大厚度要求的情况下,可以忽略待测金属箔厚度对测试结果的影响,得到准确的电导率测试结果。
当待测金属箔厚度在介于三倍趋肤深度和一倍趋肤深度之间时,通过叠层2-4层的方式,将待测金属箔厚度提高至三倍趋肤深度以上,即可实现电导率的精确测量。图6是金属箔叠层层数与电导率的关系图,从图6可以看出,金属箔叠层层数在四层及四层以下时对电导率影响很小。
当待测金属箔厚度小于一倍趋肤深度时,线圈反馈电压和厚度的双对数呈线性关系,基于涡流原理建立线圈反馈电压—厚度—电导率三者的关系式,通过测试待测金属箔的线圈反馈电压和厚度,计算反推出待测金属箔电导率,该方法既具有传统涡流技术无损、测试精度高(误差小于2%)等优势,又使涡流技术检测不再受待测材料厚度的限制,大大提高测试准确度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种金属箔电导率测试方法,其特征在于,包括:
当待测金属箔厚度小于第一设定值时,提供第一参数与金属箔电导率的第一关系式;
对所述待测金属箔进行处理,获得具有不同厚度的第一待测金属箔及第二待测金属箔,所述第一待测金属箔及第二待测金属箔的厚度均小于所述第一设定值;
采用涡流检测方法获得所述第一待测金属箔及第二待测金属箔的线圈反馈电压;
以所述厚度与所述线圈反馈电压为参数,获得第一数值;
以所述第一数值作为所述第一参数的已知值,根据所述第一关系式获得待测金属箔的电导率。
2.根据权利要求1所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,第一参数与金属箔电导率的第一关系式为第一参数与金属箔电导率平方的关系式:Y=k1σ2+b1
其中,Y为第一参数,σ为金属箔电导率,k1、b1为常数。
3.根据权利要求2所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,获得常数k1及常数b1的方法包括:
获得第一标准试样组中至少两个不同厚度的金属箔标准试样的厚度及采用涡流检测方法获得金属箔标准试样的线圈反馈电压,获得第二标准试样组中至少两个不同厚度的金属箔标准试样的厚度及采用涡流检测方法获得金属箔标准试样的线圈反馈电压,所述第一标准试样组具有第一电导率,所述第二标准试样组具有第二电导率,所述第一标准试样组及所述第二标准试样组中金属箔标准试样的厚度均小于所述第一设定值;
以第一标准试样组中的金属箔标准试样的厚度及线圈反馈电压为参数,获得第一常数,以第二标准试样组中的金属箔标准试样的厚度及线圈反馈电压为参数,获得第二常数;
以所述第一常数、所述第二常数作为已知的第一参数及所述第一电导率与第二电导率作为已知金属箔电导率,根据所述第一关系式获得所述常数k1及常数b1
4.根据权利要求3所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,所述第一常数的关系式为:
C1=(ln(UA2)-ln(UA1))/(ln(tA2)-ln(tA1))
其中,C1为第一常数,UA1为第一标准试样组中第一金属箔标准试样的线圈反馈电压,UA2为第一标准试样组中第二金属箔标准试样的线圈反馈电压,tA1为第一标准试样组中第一金属箔标准试样的厚度,tA2为第一标准试样组中第二金属箔标准试样的厚度;
所述第二常数的关系式为:
C2=(ln(UB2)-ln(UB1))/(ln(tB2)-ln(tB1))
其中,C2为第二常数,UB1为第二标准试样组中第三金属箔标准试样的线圈反馈电压,UB2为第二标准试样组中第四金属箔标准试样的线圈反馈电压,tB1为第二标准试样组中第三金属箔标准试样的厚度,tB2为第二标准试样组中第四金属箔标准试样的厚度。
5.根据权利要求3所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,第一电导率与所述第二电导率之差大于或等于30%IACS。
6.根据权利要求1所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,对所述待测金属箔进行处理,获得具有不同厚度的至少两个金属箔的步骤包括:对所述待测金属箔进行增厚或者减薄,以获得具有不同厚度的金属箔。
7.根据权利要求1所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,所述第一数值的关系式为:
Y1=ln(UE2)-ln(UE1))/(ln(tE2)-ln(tE1))
其中,Y1为所述第一数值,UE1为第一待测金属箔的线圈反馈电压,UE2为第二待测金属箔的线圈反馈电压,tE1为第一待测金属箔的厚度,tE2为第二待测金属箔的厚度。
8.根据权利要求1所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,当待测金属箔厚度大于或等于第二设定值时,提供第二参数与金属箔电导率的第二关系式,所述第二设定值大于所述第一设定值;
采用涡流检测方法获得所述待测金属箔的线圈反馈电压;
以获得的线圈反馈电压为第二参数,根据所述第二关系式获得待测金属箔的电导率。
9.根据权利要求8所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,第二参数与金属箔电导率的第二关系式为:
ln(U)=k2ln(σ)+b2
其中,U为所述第二参数,σ为金属箔电导率,k2、b2为常数。
10.根据权利要求9所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,获得常数k2及常数b2的方法包括:
获取两个具有不同电导率的金属箔标准试样的电导率,所述金属箔标准试样的厚度大于所述第二预设值;
采用涡流检测方法获得两个所述金属箔标准试样的线圈反馈电压;
以所述电导率与所述线圈反馈电压为已知参数,根据所述第二关系式获得所述常数k2及常数b2
11.根据权利要求8所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,当待测金属箔厚度小于第二设定值,且大于第一设定值时,增厚所述待测金属箔,使所述待测金属箔厚度大于所述第二设定值,并对增厚的待测金属箔进行电导率测试。
12.根据权利要求11所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,增厚所述待测金属箔的方法包括叠加多层所述待测金属箔。
13.根据权利要求8所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,还包括:获得待测金属箔的厚度,并判断所述待测金属箔的厚度与第一设定值及第二设定值的关系。
14.根据权利要求13所述的金属箔电导率测试方法,其特征在于,所述第一设定值小于一倍趋肤深度,所述第二设定值大于三倍趋肤深度。
CN202210326652.9A 2022-03-30 2022-03-30 金属箔电导率测试方法 Pending CN114740052A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210326652.9A CN114740052A (zh) 2022-03-30 2022-03-30 金属箔电导率测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210326652.9A CN114740052A (zh) 2022-03-30 2022-03-30 金属箔电导率测试方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114740052A true CN114740052A (zh) 2022-07-12

Family

ID=82278835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210326652.9A Pending CN114740052A (zh) 2022-03-30 2022-03-30 金属箔电导率测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114740052A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011158444A (ja) 二次電池の残存容量検出方法および装置
Ramos et al. An SVM approach with electromagnetic methods to assess metal plate thickness
CN110568263B (zh) 带有金属涂层的导体多参数检测方法及装置
Bétié et al. Neural network approach to separate aging and moisture from the dielectric response of oil impregnated paper insulation
CN114740052A (zh) 金属箔电导率测试方法
JP2010160055A (ja) 電池検査方法
TW200823465A (en) Electrical resistance measurement method and component inspection process
Derakhshan et al. Bending detection of li-ion pouch cells using impedance spectra
Fava et al. Design, construction and characterisation of ECT sensors with rectangular planar coils
CN111999378A (zh) 一种基于tmr传感器的金属材料电导率和厚度的测量方法
US9829453B2 (en) Apparatus for assessing the quality of membrane electrode assemblies
CN111595232B (zh) 金属导体表面金属涂层的厚度及电导率检测方法及装置
Gäbler et al. Quantitatively analyzing dielectrical properties of resins and mapping permittivity variations in CFRP with high-frequency eddy current device technology
Shiozawa et al. An experimental study on applicability of passive electric potential CT method to crack identification
Cung et al. A model-based approach for inspection of aeronautical multi-layered structures by eddy currents
KR20210149795A (ko) 이차전지 검사 방법 및 이차전지 검사 장치
Petrenko et al. Residual Capacitance Estimation in Lithium-Thionyl-Chloride Chemical Current Sources using Impedance Spectroscopy
Egorov et al. Using signals of special form in multi-frequency eddy current testing
JP2014219329A (ja) 金属部品の検査用センサー及び金属部品の良否判定方法
TWI740739B (zh) 電磁感測元件及其製作方法和厚度感測方法
JP7215313B2 (ja) 比導電率の測定方法、比導電率の演算プログラム及び比導電率の測定システム
Martens et al. High-accuracy eddy current measurements of metals
US6734664B2 (en) Compliant laminar eddy current sensitivity standard
Hao et al. An electrode setup for non-contact dielectric response measurement
CN108732210A (zh) 一种基于阻抗谱的压电器件结构缺陷检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20221027

Address after: 201109 room 110 and 111, building 3, No. 600, Jianchuan Road, Minhang District, Shanghai

Applicant after: Shanghai Jiaotong University Intellectual Property Management Co.,Ltd.

Applicant after: Liu Yue

Address before: 200030 No. 1954, Huashan Road, Shanghai, Xuhui District

Applicant before: SHANGHAI JIAO TONG University

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20231226

Address after: 201109 Building 1, No. 600, Jianchuan Road, Minhang District, Shanghai

Applicant after: Chuanlan Technology (Shanghai) Co.,Ltd.

Address before: 201109 room 110 and 111, building 3, No. 600, Jianchuan Road, Minhang District, Shanghai

Applicant before: Shanghai Jiaotong University Intellectual Property Management Co.,Ltd.

Applicant before: Liu Yue

TA01 Transfer of patent application right