一種汽車用鍍鋅板鍍層厚度的電渦流檢測裝置與方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車用鍍鋅板鍍層厚度的檢測裝置與方法，具體是一種汽車用鍍鋅板鍍層厚度的電渦流檢測裝置與方法，屬于電子信息和機械測試技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著居民消費水平的不斷提高，我國汽車消費也正逐年攀升。據(jù)觀測，當全國城鎮(zhèn)居民人均可支配收入達到某個區(qū)間，汽車消費將出現(xiàn)明顯加速，這一現(xiàn)象自1985年以來共出現(xiàn)了 5次；最近一次加速出現(xiàn)在2013年，全年汽車產(chǎn)量突破2200萬輛，同比增長14.8%。預計全國城鎮(zhèn)居民家庭人均可支配收入達到40000元左右，汽車消費將出現(xiàn)新一輪加速；截至2012年，日本每戶家庭平均擁有汽車量為中國的5倍，我國汽車產(chǎn)量增長空間依然較大，汽車用鋼需求仍將繼續(xù)保持較快增長，特別是汽車用鍍鋅板比重將隨著汽車需求量進一步擴大。
[0003]由于冷乳熱鍍鋅板的機械性能和抗腐蝕性能良好，因而廣泛應用于汽車行業(yè)中。鋅層厚度是衡量冷乳熱鍍鋅板的一項重要性能指標，鋅層太厚則會影響產(chǎn)品的電焊性、附著性，同時還造成了鋅原材料浪費；鋅層太薄則影響產(chǎn)品的抗腐蝕性，不能滿足客戶的要求。因此準確、快速測量鍍鋅板鍍層厚度至關(guān)重要。
[0004]目前對于金屬部件覆蓋層厚度的非破壞性測量，通常有超聲、射線、電磁渦流等不同方法。射線法存在防護放射源問題，設備昂貴，且對人體有害；超聲法需要對試件進行表面進行光潔處理，且必須使用耦合劑。
[0005]相比之下，基于法拉第電磁感應原理的電渦流法，利用在交變磁場作用下不同材料會有不同振幅和相位的渦流值來檢測鐵磁性和非鐵磁性材料的物理性能、結(jié)構(gòu)和冶金情況等的差異性，其檢測裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、快速檢測、非接觸、無污染、靈敏度高、造價低等諸多優(yōu)點而被廣泛研究，因而在金屬鍍層的厚度檢測中應用非常廣泛。
[0006]渦流無損檢測技術(shù)具有靈敏度高、檢測速度快、非接觸等特點而廣泛應用于金屬涂鍍層的厚度檢測，它的原理是將電渦流探頭置于被測試件的表面，由信號發(fā)生器產(chǎn)生一正弦激勵信號，驅(qū)動電渦流探頭產(chǎn)生激勵磁場，同時也在被測試件內(nèi)部產(chǎn)生渦流磁場；激勵磁場和渦流磁場形成的復合磁場使得線圈的阻抗和感應電壓發(fā)生變化，通過分析阻抗或感應電壓的變化來獲得被測導體的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種汽車用鍍鋅板涂鍍層厚度的電渦流檢測裝置與方法，通過檢測不同涂鍍層厚度的鍍鋅板的的電感值，分析電感值與鍍鋅板涂鍍層厚度之間的關(guān)系，從而可以快速、準確、可靠地檢測出鍍鋅板涂鍍層的實際厚度。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種汽車用鍍鋅板鍍層厚度的電渦流檢測裝置，它包括:
電渦流探頭、阻抗分析儀、用于固定被測試件的夾具以及計算機； 所述的電渦流探頭置于夾具中的被測試件的表面，并且與阻抗分析儀相互連接，阻抗分析儀輸出端與計算機相連；
其中，所述阻抗分析儀產(chǎn)生正弦激勵信號驅(qū)動電渦流探頭產(chǎn)生激勵磁場并作用于被測試件，電渦流探頭感應并輸出信號經(jīng)阻抗分析儀處理后輸入計算機分析。
[0009]所述的電渦流探頭由激勵線圈和骨架組成；
所述的激勵線圈繞制在骨架上。
[0010]所述的骨架為鐵氧體磁芯，激勵線圈半徑為10mm、匝數(shù)為200匝、高度為6mm。
[0011]所述的夾具包括夾具上壓板以及夾具基座；被測試件設置在兩者之間并且通過緊固螺釘緊固壓平；
其中，夾具上壓板正中央開有一個大圓孔，以使電渦流探頭能夠置于被測試件的表面。
[0012]—種汽車用鍍鋅板鍍層厚度的電渦流檢測方法，包括以下步驟:
1)標定:制作一系列由金屬板材和金屬板材上的鋅鍍層構(gòu)成的標準試件，且各試件的材質(zhì)和厚度相同、鋅鍍層的厚度不相同；采用上述的一種汽車用鍍鋅板鍍層厚度的電渦流檢測裝置，獲取其電渦流信號對應的電感值，建立待測試件的鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型；
2)檢測:對于待測試件，采用上述的汽車用鍍鋅板鍍層厚度的電渦流檢測裝置，獲取其電渦流信號對應的電感值，調(diào)用其對應的鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型，計算鍍層厚度。
[0013]所述步驟I)具體包括以下步驟:
11)制作一系列由金屬板材和金屬板材上的鋅鍍層構(gòu)成的標準試件，各試件的材質(zhì)和厚度相同，鋅鍍層的厚度不相同，并采用上述的汽車用鍍鋅板鍍層厚度的電渦流檢測裝置逐一獲取這些標準試件電渦流信號對應的電感值；
測量時將電渦流探頭置于被測標準試鋅鍍層表面，在電渦流探頭軸線與被測標準試件表面垂直的條件下進行；
12)以電感值作為每一個不同鋅鍍層厚度的標準試件的特征參數(shù)，計算機采集各標準試件的特征參數(shù)與相應的實際鍍層厚度；
13)將步驟12)獲得的標準試件的特征參數(shù)作為輸入，實際鍍層厚度作為輸出，建立待測試件的鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型；
所述步驟2)具體包括以下步驟:
21)采用上述的汽車用鍍鋅板鍍層厚度的電渦流檢測裝置獲取待測試件電渦流信號對應的電感值；
22)以電感值作為被測試件的特征參數(shù)，將被測試件的特征參數(shù)輸入到步驟13)建立的鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型，獲取被測試件的鍍層厚度。
[0014]所述鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型的建立包括以下步驟:
1)根據(jù)鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型的輸入輸出序列進行參數(shù)初始化，確定標準試件的采樣數(shù)目、金屬板材的材料和厚度以及檢測頻率；
2)根據(jù)鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型的采樣數(shù)目，采集不同鋅鍍層厚度的標準試件測得的電感值與對應的實際鍍層厚度；
3)根據(jù)步驟2)采集的各標準試件的電感值與對應的實際鍍層厚度，以標準試件的電感值作為輸入，實際鍍層厚度作為輸出，用最小二乘法進行電感值-鍍層厚度多項式的擬合；
4)根據(jù)鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型的電感值-鍍層厚度多項式，計算鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型的預測輸出；
5)根據(jù)鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型的預測輸出和期望輸出，計算預測誤差；
6)若誤差超出規(guī)定范圍，則根據(jù)鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型的預測誤差更新鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型的系統(tǒng)參數(shù)，重復步驟3) -5)；
若誤差沒有超出規(guī)定范圍，則停止計算，完成鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型的建立。
[0015]與現(xiàn)有的裝置以及測試方法相比:本發(fā)明所采用的夾具由夾具基座和夾具上壓板組成，其中，夾具基座主要起到支承被測試件的作用，而夾具上壓板用于蓋在被測試件的表面上，利用自身重力將被測試件表面壓平，以防止被測試件表面不平造成測量誤差，從而有效提高被測試件鍍層的厚度測量的精度；
并且本發(fā)明在電渦流技術(shù)檢測鍍鋅板鍍層的厚度時，選用電感值作為渦流測厚的特征參數(shù)，有效增大計算機所建立的鍍層厚度檢測數(shù)據(jù)模型中鍍層厚度與電感值特性曲線的單調(diào)范圍，進一步提高測厚范圍及靈敏度，從而實現(xiàn)鍍層厚度范圍為Omm-2.0mm的鍍鋅板的無損定量檢測，具有檢測速度快、靈敏度高、非接觸、無污染、可便攜性等優(yōu)點；
此外，被測試件的電感值變化不易受環(huán)境溫度的影響，可有效提高測厚過程的測量精度；在汽車用鍍鋅板的生產(chǎn)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定可靠的無損定量檢測，且數(shù)據(jù)處理方法簡單，易于實施在線檢測從而節(jié)省大量的經(jīng)濟成本和時間，潛在經(jīng)濟效益巨大。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
圖2是本發(fā)明裝置的電渦流探頭俯視圖；
圖3是本發(fā)明裝置的電渦流探頭截面圖；
圖4是本發(fā)明裝置的夾具俯視圖；
圖5是本發(fā)明裝置的夾具截面圖；
圖6是本發(fā)明使用的鍍層厚度檢測模型的標定流程圖。
[0017]圖中，1、激勵線圈，2、骨架，3_1、夾具上壓板，3_2、被測試件，3_3、緊固螺釘，3_4、夾具基座。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明為一種汽車用鍍鋅板鍍層厚度的電渦流檢測裝置，它包括: 電渦流探頭、阻抗分析儀、用于固定被測試件3-2的夾具以及計算機；
所述的電渦流探頭置于夾具中的被測試件3-2的表面、并且與阻抗分析儀相互連接，阻抗分析儀輸出端與計算機相連；
其中，所述阻抗分析儀產(chǎn)生正弦激勵信號驅(qū)動電渦流探頭產(chǎn)生激勵磁場并作用于被測試件3-2，電渦流探頭感應并輸出信號經(jīng)阻抗分析儀處理后輸入計算機分析。
[0020]如圖2、圖3所示，所述的電渦流探頭由激勵線圈I和骨架2組成；
所述的激勵線圈I繞制在骨架2上；其中，所述的骨架2為鐵氧體磁芯，激勵線圈I半徑為10mm、Bi數(shù)為200阻、高度為6mm。
[0021]工作時，電渦流探頭置于被測試件3-2的表面，通過阻抗分析儀產(chǎn)生一正弦激勵信號，驅(qū)動電渦流探頭產(chǎn)生激勵磁場，同時也在被測試件3-2內(nèi)部產(chǎn)生渦流磁場；根據(jù)不同鍍層厚度的被測試件3-2產(chǎn)生的渦流磁場不同，將激勵磁場和渦流磁場形成的復合磁場轉(zhuǎn)化成電信號，該電信號反饋到阻抗分析儀獲得電感值，通過計算機對所得電感值的處理就可得到被測試件鍍層的厚度信息。
[0022]如圖4和圖5所示，所述的夾具包括夾具上壓板3-1以及夾具基座3-4 ;被測試件3-2設置在兩者之間并且通過緊固螺釘3-3緊固壓平；
其中，夾具上壓板3-1正中央開有一個大圓孔，以使電渦流探頭能夠置于被測試件3-2的表面，夾具基座1-4主要起到支承被測試件1-2的作用，被測試件3-2鍍層的厚度范圍為0-2.0mm，而夾具上壓板3-1則用于蓋在被測試件3_2的表面上，利用自身重力將被測試件
3-2表面壓平，以防止被測試件3-2表面不平造成測量誤差，從而有效提高被測試件3-2鍍層的厚度測量精度。<