[发明专利]一种储能材料电导率的非接触式检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种储能材料电导率的非接触式检测方法，通过低于10MHz的脉冲磁场激励储能材料，脉冲磁场在储能材料内感应涡旋电流，储能材料吸收焦耳热，破坏了材料内的热力学平衡而产生热膨胀，伴随着热膨胀产生热声信号，利用放置于材料周围的超声换能器检测到所产生的热声信号，此信号可以反应材料的内部电导率信息。该方法激励是脉冲磁场，检测的是热声信号，最终获得的是待测储能材料的电导率，是一种高分辨率的非接触式电导率检测方法。该方法，在测试过程中不需要与目标体接触，不会损坏体和污染目标，还可以实现任意形状目标体电导率的检测。有效解决目前固体材料电导率检测中存在的接触方式、分辨率等问题，丰富其检测手段。

技术领域

本发明涉及储能材料电导率检测技术领域，特别是一种储能材料电导率的非接触式检测方法及系统。

背景技术

超级电容器主要由电极、电解液、隔膜和集流体四部分组成，其中电极承担着电荷积累、产生电容的作用，因此研究超级电容器的核心问题就是研究电极材料，而电极材料的电导率决定了电极材料的性能，也就是说电容器的功率密度以及大电流的充放电性能在很大程度上取决于电极材料的电导率。所以，电导率的检测对储能材料的研制具有十分重要的意义。

目前储能材料电导率的非接触式检测方法是电导率仪法和四探针法。电导率仪检测的目标体是液体材料的电导率，由于储能材料最终成型的形状是固体，所以电导率仪不适合于成型电极电导率的检测。而四探针法是接触式的，不能实现非接触式检测储能材料的电导率，并且要求材料的形状是规则的，不能实现任意形状的目标体电导率的检测。

因此探寻一种新的储能材料电导率的非接触式检测方法，以有效解决目前固体材料电导率检测中存在的接触方式、分辨率等问题，丰富其检测手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种储能材料电导率的非接触式检测方法，该方法采用的脉冲磁场激励待测储能材料以发出热声信号，实现非接触检测储能材料的电导率，使用方便、灵活。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供的储能材料电导率的非接触式检测方法，包括以下步骤：

通过脉冲磁场激励待测储能材料，获取待检测储能材料的热声信号；

利用时间反演法获得待测材料热函数的空间吸收系数，得到待测材料的热函数；

利用得到的热函数计算获取待测储能材料内的电场强度；

利用最小二乘迭代寻优法获取待测储能材料的电导率。

进一步，所述热声信号通过超声换能器接收，并对热声信号进行信号预处理。

进一步，所述热函数的空间吸收系数是按照以下公式进行计算获得的：

式中，

∑是超声换能器所处的曲面，

是超声换能器在检测点r处接收到的声波信号，

n是检测面上r的单位矢量，

v_s表示声波的传播速度，

β表示所检测储能材料的体积膨胀系数，

C_p表示所检测储能材料的比热容，

r表示位置向量，即超声换能器所处的位置，

r′表示所检测储能材料的位置向量，

p(r，t)表示位置向量r在时刻t的声压。

进一步，所述待测储能材料内的电场强度是按照以下公式进行计算获得的：