一种基于三线圈涡流检测的非导电涂层厚度测量方法

本发明涉及电涡流无损测厚，特别涉及一种基于三线圈涡流检测的非导电涂层厚度测量方法。

背景技术：

1、在工业制造领域中，金属表面涂层可以保护设备免受腐蚀，氧化，化学侵蚀和磨损等影响，从而延长使用寿命，降低维护成本；在某些设备中，涂层材料还可以提高表面硬度或光泽度，或用于减缓高温环境中的热传导来改善产品的性能。涂层厚度及涂层的均匀性直接影响着涂层的保护性能和应用效果，而增加基体材料受损的风险甚至破坏设备的正常运行。因此，定期检测涂层的厚度对于设备的安全运行有着重要的意义。

2、传统的单频单线圈涡流技术在进行厚度测量时，难免受到环境噪声，测量信息量单一等影响而导致测量准确性差的问题。现有的扫频涡流技术常常需要选取某一与厚度相关的特征量做非线性拟合，误差大，测量准确性低。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明提出一种基于三线圈涡流检测的非导电涂层厚度测量方法，该方法能够提高厚度测量的准确性和一致性。

3、为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于三线圈涡流检测的非导电涂层厚度测量方法，包括：

4、获取用于非导电涂层厚度测量的涡流检测探头；

5、获取用于涡流检测探头标定的标准导电基体试件以及具备不同厚度的标准非导电塑料试片；

6、将所述标准非导电塑料试片依次放置在标准导电基体试件上进行所述涡流检测探头标定；

7、将涡流检测探头垂直贴合在被测件上进行非导电涂层厚度涡流检测，以计算得到多个被测试件的非导电涂层厚度值；

8、计算所有的所述非导电涂层厚度值的平均值，得到最终测得的被测件非导电涂层厚度。

9、另外，根据本发明上述实施例的基于三线圈涡流检测的非导电涂层厚度测量方法还可以具有以下附加的技术特征：

10、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述涡流检测探头，由三个匝数、半径、线径参数完全相同的线圈a1，a2，a3同轴绕制而成。

11、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述标准非导电塑料试片的厚度为di其中，i＝1,2,…,m,m≥3。

12、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述将所述标准非导电塑料试片依次放置在标准导电基体试件上进行所述涡流检测探头标定，包括：

13、步骤s3.1：采用扫频激励的方式依次激励线圈aj，剩余两个线圈为接收线圈a k，依次接收并记录接收线圈上的感应电压值；

14、步骤s3.2：将涡流检测探头放置在空气中，根据获取的接收线圈上的感应电压值和激励线圈中通入的激励电流，计算得到接收线圈在空气中的互阻抗zair；

15、步骤s3.3：将涡流检测探头放置在覆盖有厚度为di的塑料试片的标准导电基体上，根据获取的接收线圈上的感应电压值和激励线圈中通入的激励电流，计算得到接收线圈在标准试件上的互阻抗zsta；

16、步骤s3.4：获取接收线圈的阻抗特征值k，并结合在不同扫频频率点处得到的阻抗特征值进行曲线拟合，得到拟合后的阻抗特征值曲线k(f)，其中f为激励频率；获取阻抗特征值曲线最大值时的频率即为峰值频率f；

17、步骤s3.5：对于任意涡流激励线圈aj和接收线圈ak，结合在不同厚度di下对应的峰值频率fci,j,k进行线性拟合，得到拟合后的厚度曲线d＝fj,k(f)，j、k＝1,2,3,j≠k。

18、进一步地，在本发明的一个实施例中，将涡流检测探头垂直贴合在被测件上进行非导电涂层厚度涡流检测，以计算得到多个被测试件的非导电涂层厚度值，包括：

19、重复步骤s3.1-s3.4，得到任意涡流激励线圈aj和接收线圈ak对应的峰值频率fj,k，即依次为：f1,2、f1,3、f2,1、f2,3、f3,1、f3,2；

20、将峰值频率分别输入步骤s3.5中标定得到的厚度曲线公式d＝fj,k(f)中，计算得到多个被测试件的非导电涂层厚度值dj,k，j、k＝1,2,3,j≠k。

21、进一步地，在本发明的一个实施例中，计算所有的所述非导电涂层厚度值的平均值

22、其中，j、k＝1,2,3,j≠k，n＝6，即为最终测得的被测件非导电涂层厚度。

23、进一步地，在本发明的一个实施例中，述扫频激励的方式，在测量过程中通过调试的手段确定合适的扫频步长和扫频频段，且扫频频段的最大频率值fmax小于涡流检测探头谐振频率fres的三分之一，即满足：

24、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述接收线圈在空气中的互阻抗zair基于获取的接收线圈上的感应电压值和激励线圈中通入的激励电流根据以下公式计算得到：

25、

26、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述接收线圈在标准试件上的互阻抗zsta基于获取的接收线圈上的感应电压值和激励线圈中通入的激励电流根据以下公式计算得到：

27、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述接收线圈的阻抗特征值k的计算公式如下：

28、

29、本发明实施例基于三线圈涡流检测的非导电涂层厚度测量方法，采用的峰值频率特征和厚度呈线性关系，相比于其他与厚度呈非线性关系的特征量，拟合准确度高，具有更高的测量精度。且采用的三线圈结构的涡流探头，可以获得被测物的多组测量数据，从而抑制环境噪声，提高测量的精确度。

技术特征：

1.一种基于三线圈涡流检测的非导电涂层厚度测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涡流检测探头，由三个匝数、半径、线径参数完全相同的线圈a1，a2，a3同轴绕制而成。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准非导电塑料试片的厚度为di其中，i＝1,2,…,m,m≥3。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述标准非导电塑料试片依次放置在标准导电基体试件上进行所述涡流检测探头标定，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将涡流检测探头垂直贴合在被测件上进行非导电涂层厚度涡流检测，以计算得到多个被测试件的非导电涂层厚度值，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，计算所有的所述非导电涂层厚度值的平均值其中，j、k＝1,2,3,j≠k，n＝6，即为最终测得的被测件非导电涂层厚度。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述扫频激励的方式，在测量过程中通过调试的手段确定合适的扫频步长和扫频频段，且扫频频段的最大频率值fmax小于涡流检测探头谐振频率fres的三分之一，即满足：

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收线圈在空气中的互阻抗zair基于获取的接收线圈上的感应电压值和激励线圈中通入的激励电流根据以下公式计算得到：

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收线圈在标准试件上的互阻抗zsta基于获取的接收线圈上的感应电压值和激励线圈中通入的激励电流根据以下公式计算得到：

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收线圈的阻抗特征值k的计算公式如下：

技术总结本发明公开了一种基于三线圈涡流检测的非导电涂层厚度测量方法，方法包括：获取用于非导电涂层厚度测量的涡流检测探头；获取用于涡流检测探头标定的标准导电基体试件以及具备不同厚度的标准非导电塑料试片；将所述标准非导电塑料试片依次放置在标准导电基体试件上进行涡流检测探头标定；将涡流检测探头垂直贴合在被测件上进行非导电涂层厚度涡流检测，以计算得到多个被测试件的非导电涂层厚度值；计算所有的非导电涂层厚度值的平均值，得到最终测得的被测件非导电涂层厚度。本发明基于峰值频率与非导电涂层厚度的线性关系采用三线圈进行标定测量，具有稳定性好，准确度高的优势。技术研发人员：彭丽莎,韩正,黄松岭,李世松,黄紫靖受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12