[发明专利]基于四端子实验信号和数值仿真的局域电导率测定方法

摘要

一种基于四端子实验信号和数值仿真的局域电导率测定方法，首先对待测区域利用四端子检测仪进行扫描测量，在四端子探针的外侧两个端子A、D上施加已知大小的恒定电流I，利用探针内侧两端子B、C测量其间的电位差V，并通过四端子检测仪获取测量电位差和所施加恒定电流的比值；其次，利用有限元数值仿真软件，通过调整待测区域电导率大小，使所得电位差/电流比值的仿真结果与实验测量一致，进而获取待测区域的电导率值；本发明适合于导体、半导体固体构件电导率的定量评估，具有原理简单，操作方便易行，数据量小等优点，可应用于核电结构应力腐蚀裂纹、局部腐蚀减薄等缺陷区域电导率的测定。

主权项

一种基于四端子实验信号和数值仿真的局域电导率测定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：基于四端子方法实验测量应力裂纹不同深度处电位差/电流的比值R，具体步骤如下：1)将待测应力腐蚀裂纹试件表面进行打磨处理以使四端子探针的四个端子与试件表面良好有效的接触，将打磨处理后的试件放置在扫描台上，将四端子探针安装在扫描台上，并确定试件待测区域；2)步骤1)中所述的四端子探针的外侧两个电极端子为电流的加载端子，内侧两个电极端子为电位差的测量端子，在检测实验时，将四端子探针置于试件待测区域并沿着设定的采样线进行扫描实验，采样线与裂纹长度方向垂直，在每个测量点处均要确保探针的四个端子都与试件良好接触，在探针外侧的两个电极端子上施加一恒定电流，在中间两个电极端子间就会产生电位差，在每个扫描点处，通过四端子电阻率检测仪读取电位差与施加电流的比值，在此将其称之为电阻R＝V_BC/I₀；3)提取每条采样线上的电阻最大值R_i，即裂纹处的R_i值并求取平均值将该平均值作为与下面仿真结果进行对比分析的表面层最终实验测定信号4)将试件的表面层测量结束后，将试件表层沿裂纹深度方向多次机械打磨掉预设厚度，然后采用上述步骤1)‑3)的方法分别进行多次实验检测，获得距离裂纹表面不同深度裂纹处的每条采样线上的电阻最大值R_i，即裂纹处的R_i值并求取平均值将该平均值作为与下面仿真结果进行对比分析的不同深度层最终实验测定信号步骤2：基于数值模拟结果和实验测定信号综合比对分析的不同裂纹深度的电导率评估，具体步骤如下：1)根据实际的应力腐蚀裂纹试件，采用有限元软件，先建立尺寸一致的数值仿真模型，然后划分网格进行有限元离散，保证步骤1中的每个实验点都对应为数值模型中的一个节点，以便于电流的加载和电位差的数值计算；2)与步骤1实验扫描检测一致，在对应的位置进行电流的加载和电位差的测量，加载的电流值与步骤1实验值相同，再通过公式R′＝V′_BC/I′₀计算获得仿真电阻值R′；3)在仿真时假设同一层上的电导率是均匀分布的，即每一层只有一个电导率值，但裂纹不同深度处的电导率是不同的，需要对不同深度的每一层设定不同的电导率，因为各层测量值受当层SCC区域电导率影响最大，同时也受其它各层电导率影响。因此，在调整各层电导率时，先调整当层电导率值，使当层仿真电阻值R′_j与当层最终实验测定信号一致；在调整下一层的电导率时，不仅要使该层的仿真值R′_j与该层最终实验测定信号一致，同时在下面各层SCC区域的影响下，以上各层的仿真值与最终实验测定信号也要一致，最终在多层SCC区域的电导率共同作用下，各层的仿真值R′_j与最终实验测定信号一致或在允许误差范围之内；就可获得数值模拟中应力裂纹各层的电导率，即为待测试件的电导率。