[发明专利]多层导电涂层厚度的涡流检测方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于无损检测领域，特别是一种多层导电涂层厚度的涡流检测方法和装置。

背景技术

多层导电结构厚度检测是很多重要领域急需解决的问题。相比于其它的无损检测技术，涡流检测方法具有灵敏度高、适用于导电材料、造价低、不需要耦合剂以及可用于高温、薄管、细线和内空表面等难以进行检测的特殊场合等优点，因此可以采用涡流检测技术进行多层导电结构厚度等的检测。

根据涡流检测理论，在涡流探头线圈结构固定和激励频率一定的情况下，被测对象表面的厚度影响被测对象中涡流引起的二级磁场的强度，从而影响耦合的磁感应强度。涡流厚度检测技术就是通过上述原理建立检测厚度和耦合磁场强度之间的拟合函数关系，通过反演求解，从而完成对导电涂层厚度的检测。由于材料的复杂性以及导电涂层厚度太薄对多层导电涂层结构的厚度准确检测有较多问题尚待解决。

目前导电涂层厚度的涡流检测技术主要针对单层导电涂层厚度检测，国内外已经有了相对成熟可行的方法，并成功的应用的实际工程中去。但对于多层导电涂层厚度的检测，还停留在理论分析和实验阶段，还没有实际地运用到工程检测中去。因此，多层导电涂层厚度的检测是目前涡流检测领域的一个热点问题。

针对该问题，黄平捷和吴昭同等人提出了基于最小二乘数值优化逼近模型的多层导电结构厚度电涡流检测方法，建立涡流探头阻抗变化的数学模型，根据阻抗的变化，提供多种可供选用的拟合模型，利用最小二乘原理拟合出检测电压变化值与厚度关系函数，并优选确定最佳模型进行厚度反演计算。

该方法存在以下问题：

·该方法需要大量的已知厚度的检测数据，来进行厚度、电压值变化之间的关系函数拟合，并且复杂的拟合模型需要的数据点更多；

·对于多层结构，每层厚度较薄时，其检测灵敏度受限；

·检测精度依懒于拟合模型的选取和方程组的求解方式，对于复杂的拟合模型，其反演求解较复杂，需利用计算机，不方便便携操作。

同时，黄平捷和吴昭同等人提出了基于巨磁阻传感器和智能算法的多层厚度涡流检测装置（中国专利：CN101532816A）。该专利通过信号发生器产生激励信号，经过功率放大器放大后为内置GMR和磁钢的激励线圈提供激励信号。基于内置GMR和磁钢的检测线圈检测出涡流信号的大小，经滤波电路滤波后送入放大电路进行放大。放大电路的输出由基于单片机的数据采集电路采集到计算机中进行处理。该信号与被检测的多层导电材料的厚度有密切关系，经过采用改进BP网络进行反演计算，可得到各层导电材料的厚度。

该方法存在以下问题：

·基于BP网络进行反演计算，需要大量的已知数据组进行长时间的网络学习；

·不同的网络结构和训练算法会对精度产生较大影响；

·网络学习过程可能出现不收敛；

·通过BP网络进行反演计算，需要利用计算机，便携性受限。

李勇和陈振茂等人提出基于截断区域法的多层结构涡流理论模型，根据阻抗、磁场关于各层厚度和电磁特性的变化关系式，结合Levenberg-Marquardt（LM）算法，提出了热障涂层系统多频涡流检测逆问题求解模型，通过不断的反演求解得到每层厚度和电磁特性，并利用该方法求解了基体上涂镀一层导电涂层和一层非导电涂层的厚度和电导率。

该方法存在以下问题：

·基于截断区域法的多层结构涡流理论模型较为复杂，在迭代求解中相对困难；

·对于给定初值的迭代求解方法，对初值要求较高；

·此种反演方法耗时较多，尤其是对多参数求解时，同样需要使用计算机操作。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种高检测精度、简化检测流程、降低硬件成本和更具便携性的多层导电涂层厚度的涡流检测装置和方法。

本发明的多层导电涂层厚度的涡流检测装置，包括多频正弦激励信号发生模块、探头、霍尔传感器、滤波放大模块、多频信号分离模块、信号采集模块、运算模块和显示模块；多频正弦激励信号发生模块与探头相连，霍尔传感器附着在探头上，霍尔传感器、滤波放大模块、多频信号分离模块、信号采集模块、运算模块和显示模块依次相连。

优选地，所述多频正弦激励信号发生模块由至少一片ICL8038震荡集成电路和一片AD817运算放大器组成。

优选地，所述滤波放大模块为以OP07运算放大器为核心的放大滤波电路。

优选地，所述多频信号分离模块为OP07运算放大器设计的二阶压控电压源带通滤波器。

优选地，所述运算模块包括MSP430单片机。