[发明专利]硅钢绝缘涂层厚度近红外光谱检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷轧硅钢绝缘涂层厚度检测方法，特别是一种基于声光可 调滤波器(Acousto-optic Tunable Filter，缩写为AOTF)近红外光谱仪实现的 绝缘涂层厚度检测方法。

背景技术

无取向硅钢被广泛用作电机和变压器的铁芯材料。为减少硅钢层间功率 损失，保证硅钢片有较高的表面电阻率，同时保护硅钢免受各种腐蚀介质的 侵蚀和锈蚀，需要在硅钢表面涂覆一层很薄的由无机物和有机树脂组成的绝 缘涂层。硅钢绝缘涂层的性能有很严格的技术要求，厚度是其中重要的技术 指标之一。非破坏性硅钢绝缘涂层厚度检测方法主要有磁性法和X射线荧光测 厚法两种。磁性法主要用于磁性基体上的非磁性镀层或化学保护层的厚度检 测，具有检测速度快，操作简便等优点。但由于磁性法为接触式测量方法， 所以无法实现在线检测。X射线荧光测厚法利用X射线激发涂层或基体金属材 料的特性X射线，通过测量被测涂层衰减之后的特性X射线强度来测定涂层的 厚度。X射线荧光法检测精度高且可以实现在线测量，但该方法只能对具有荧 光效应的元素进行检测，检测具有一定的局限性，且检测成本高。

近红外光谱技术是近年来发展起来的一种高新分析测试技术，具有无损检 测、分析效率高、分析速度快、分析成本低、重现性好、测量方便以及适合 于在线分析等优势。近年来，近红外光谱技术已经被成功地应用于农业、生 物、医药、军事、环境、化工等领域。AOTF是近红外光谱仪最新一代的分光 系统，AOTF分光技术的应用使得AOTF近红外光谱仪完全不受外界光、振 动、灰尘、污垢的影响，且具有极好的准确率。尽管近红外光谱技术已经在 很多领域得到广泛应用，但是在冶金行业中的应用还是空白，目前还没有采 用近红外光谱法实现硅钢涂层厚度检测的先例。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述不足，提供一种基于AOTF近红外光谱仪实 现的冷轧硅钢绝缘涂层厚度近红外光谱检测方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种硅钢绝缘涂层厚度近红外光谱检测方法，其特征在于：采用AOTF 近红外光谱仪采集硅钢表面绝缘涂层的近红外光谱；建立绝缘涂层样本数据 库，样本数据库中包含样本的绝缘涂层近红外光谱和涂层厚度标准值；根据 绝缘涂层样本数据库建立绝缘涂层厚度分析模型，绝缘涂层厚度分析模型由 预处理模块和核偏最小二乘(Kernel Partial Least Squares，缩写为KPLS)模 块组成，预处理模块的输入为样本数据库中样本的绝缘涂层近红外光谱数 据，预处理模块的输出作为KPLS模块的输入，经KPLS模块处理后输出绝 缘涂层的厚度值；将采集到的硅钢表面绝缘涂层的近红外光谱数据输入绝缘 涂层厚度分析模型即可得出绝缘涂层的厚度值。

上述的硅钢绝缘涂层厚度近红外光谱检测方法，其特征在于：所述采集 绝缘涂层的近红外光谱时，通过简易支架使光谱仪中来自光源的入射光与硅 钢表面呈30°夹角。

上述的硅钢绝缘涂层厚度近红外光谱检测方法，其特征在于：所述的绝 缘涂层样本数据库由不同厚度绝缘涂层的近红外光谱及其对应厚度的标准 值构成的数据对组成，绝缘涂层厚度的标准值采用基于电磁法的涂层测厚仪 获得，绝缘涂层的近红外光谱采用AOTF近红外光谱仪扫描获得。

上述的硅钢绝缘涂层厚度近红外光谱检测方法，其特征在于：所述的预 处理模块由异常光谱剔除、平滑和导数三个子模块组成，预处理模块的输入 为绝缘涂层的近红外光谱，输出为预处理后的数据。

上述的硅钢绝缘涂层厚度近红外光谱检测方法，其特征在于：所述的核 偏最小二乘模块中模型参数的优化采用分段交叉检验法确定。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明实现了硅钢表面半有机绝缘涂层厚度的检测，满足硅钢涂层 厚度检测的实际需求，并且具有快速、准确、可靠等特点。

2、本发明为硅钢涂层厚度检测提供了一种新型的方法，进一步扩展了 近红外光谱仪的应用领域。

附图说明

图1为厚度为1.02μm-1.98μm的环保半有机绝缘涂层的近红外光谱；

图2为不同厚度硅钢绝缘涂层在1601nm附近的特征吸收光谱；

图3为不同厚度硅钢绝缘涂层在2086nm附近的特征吸收光谱；

图4为电磁法测量样本绝缘涂层厚度时的测量点安排图；