測(cè)樣 品的電阻變化量或待測(cè)樣品兩端電壓變化量隨頻率變化的規(guī)律，并計(jì)算待測(cè)樣品覆膜的厚 度d x。
[0095] 優(yōu)選地，所述主控制模塊還用于根據(jù)待測(cè)樣品的電阻變化量或待測(cè)樣品兩端的電 壓變化量隨頻率變化的規(guī)律判斷待測(cè)樣品表面覆膜的損傷程度。
[0096] 如圖3所示，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，我們選取信號(hào)源模塊為頻率可調(diào)交流信號(hào)源(這 里以交流電壓信號(hào)為例進(jìn)行說(shuō)明），其輸出電壓為V0,信號(hào)采集模塊選用鎖相放大器，所述 主控制模塊選用計(jì)算機(jī)。首先將交流信號(hào)通過(guò)遠(yuǎn)大于待測(cè)樣品電阻Rx和交流信號(hào)源輸出電 阻R0的電阻R串接在待測(cè)樣品兩端，同時(shí)將頻率可調(diào)交流信號(hào)源輸出的參考信號(hào)送入鎖相 放大器，然后在待測(cè)樣品兩端內(nèi)側(cè)取出待測(cè)交流電壓信號(hào)并輸入到鎖相放大器中，鎖相放 大器根據(jù)送入的參考信號(hào)測(cè)量待測(cè)交流電壓信號(hào)電壓值Vx，然后將待測(cè)交流信號(hào)電壓值Vx 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)待測(cè)電壓與對(duì)應(yīng)交流信號(hào)的頻率進(jìn)行曲線繪制， 得到待測(cè)樣品的電壓-頻率曲線，分析待測(cè)樣品的兩端電壓變化量隨頻率變化的規(guī)律，并計(jì) 算待測(cè)樣品覆膜的厚度d x。這里，所述計(jì)算機(jī)還用于向所述頻率可調(diào)交流信號(hào)源發(fā)送控制 信號(hào)并自動(dòng)控制交流電壓源的頻率逐漸增大。這里，如果選用交流電流源，則選取所述電阻 R為〇歐姆的電阻。
[0097] 在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，我們還可以直接選取寬頻交流電橋(如QuadTech 7600)，直接 通過(guò)文氏夾夾于樣品兩端，設(shè)置掃頻范圍，直接測(cè)量待測(cè)樣品的電阻隨頻率的變化，并將測(cè) 試數(shù)據(jù)傳計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算機(jī)根據(jù)待測(cè)電阻與對(duì)應(yīng)交流信號(hào)的頻率進(jìn)行曲線繪制，得到待 測(cè)樣品的電阻-頻率曲線，分析待測(cè)樣品的兩端電阻變化量隨頻率變化的規(guī)律，并計(jì)算待測(cè) 樣品覆膜的厚度d x。這里，所述寬頻交流電橋相當(dāng)于信號(hào)源模塊和信號(hào)采集模塊，既提供交 流信號(hào)源，也對(duì)待測(cè)樣品兩端的電信號(hào)進(jìn)行采集。
[0098]在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，我們還可以使用帶信號(hào)源的頻譜儀(如HP3562A等），直接通過(guò) 文氏夾夾于樣品兩端，設(shè)置掃頻范圍，測(cè)量輸出電壓頻譜（電壓傳輸函數(shù))隨頻率的變化，測(cè) 試數(shù)據(jù)傳計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算機(jī)根據(jù)待測(cè)電壓與對(duì)應(yīng)交流信號(hào)的頻率進(jìn)行曲線繪制，得到待 測(cè)樣品的電壓-頻率曲線，分析待測(cè)樣品的兩端電壓變化量隨頻率變化的規(guī)律，并計(jì)算待測(cè) 樣品覆膜的厚度d x。這里，所述頻譜儀相當(dāng)于信號(hào)源模塊和信號(hào)采集模塊，既提供信號(hào)源， 也對(duì)待測(cè)樣品兩端的電信號(hào)進(jìn)行采集。
[0099] 需要指出的是，本發(fā)明中，我們選擇的是基體為鐵磁材料，表面覆膜為非鐵磁材料 的待測(cè)樣品為對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)分析，當(dāng)然，對(duì)于基體為非鐵磁材料，表面覆膜為鐵磁材料的待 測(cè)樣品，其在增加交流信號(hào)頻率時(shí)，趨膚深度與鍍層厚度可以比擬后，趨膚深度的減小的速 度會(huì)增加，電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線變化趨勢(shì)會(huì)相反，檢測(cè)和計(jì)算的方法類(lèi)似，這里 不在贅述。
[0100] 本發(fā)明的一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法及系統(tǒng)，可以對(duì)待測(cè) 樣品進(jìn)行整體測(cè)量，檢測(cè)靈敏度較高，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量，檢測(cè)效率較高。另外，由于 趨膚效應(yīng)，高頻時(shí)對(duì)材料表面的缺陷對(duì)高頻信號(hào)更敏感，通過(guò)改變交流信號(hào)的頻率還可以 獲取鍍膜表面缺陷及裂紋深度分布信息。
[0101]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1:采用頻率可變的交流信號(hào)作用于待測(cè)樣品的兩端； 步驟2:逐漸增加所述交流信號(hào)的頻率，并檢測(cè)不同頻率的交流信號(hào)對(duì)應(yīng)的所述待測(cè)樣 品兩端的電阻或電壓，并進(jìn)行曲線繪制獲取所述待測(cè)樣品的電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲 線； 步驟3:根據(jù)所述待測(cè)樣品的電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線分析待測(cè)樣品的電阻變 化量或待測(cè)樣品兩端電壓變化量隨頻率變化的規(guī)律，并計(jì)算或標(biāo)樣對(duì)比得到待測(cè)樣品覆膜 的厚度dx。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟3中，計(jì)算待測(cè)樣品覆膜的厚度d x的具體實(shí)現(xiàn)為： 步驟31a:判斷所述電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，并讀取轉(zhuǎn)折點(diǎn)處電阻或 電壓對(duì)應(yīng)的特征頻率fo; 步驟32a:根據(jù)所述特征頻率fo計(jì)算出趨膚深度do; 步驟33a:根據(jù)所述趨膚深度do計(jì)算待測(cè)樣品覆膜的厚度dx。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟31a中判斷所述電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的具體過(guò)程為:按照 如下公式計(jì)算所述電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線上相鄰兩點(diǎn)的斜率k，如果某一頻點(diǎn)h 處的斜率ki相對(duì)上一點(diǎn)變化大于100 %，則該頻點(diǎn)即為轉(zhuǎn)接點(diǎn)，且該頻點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)的頻率fi 即為特征頻率f〇;其中，RAi頻點(diǎn)處測(cè)得的電阻值，Rh為i_l頻點(diǎn)處測(cè)得的電阻值，VAi頻點(diǎn)處測(cè)得的 電壓值，Vi-Ai-l頻點(diǎn)處測(cè)得的電壓值，fi為i測(cè)試點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的檢測(cè)頻率，fVAi-l測(cè)試點(diǎn) 處對(duì)應(yīng)的檢測(cè)頻率。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟32a中按照如下公式計(jì)算趨膚深度do:其中，為待測(cè)樣品高頻弱激勵(lì)時(shí)的相對(duì)磁導(dǎo)率，σ為樣品的電導(dǎo)率，f為交流信號(hào)的頻 率，當(dāng)f取特征頻率f 〇時(shí)，即可計(jì)算出特征頻率fo下對(duì)應(yīng)的趨膚深度do。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟33a中計(jì)算待測(cè)樣品覆膜的厚度d x的具體實(shí)現(xiàn)為:假定趨膚深度do遠(yuǎn)小于待測(cè) 樣品的半徑r，且待測(cè)樣品表面覆膜的厚度dx遠(yuǎn)小于趨膚深度do,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，所述樣品覆膜的 厚度d x=0.1 do，即可計(jì)算出樣品覆膜的厚度dx。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在 于:所述步驟3中，標(biāo)樣對(duì)比獲取待測(cè)樣品覆膜的厚度d x的具體實(shí)現(xiàn)為： 步驟31b:在同一測(cè)量條件下將不同已知覆膜厚度的標(biāo)樣進(jìn)行所述步驟1和步驟2的測(cè) 量，得到系列標(biāo)樣的電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線； 步驟32b:將所述待測(cè)樣品的電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線與系列標(biāo)樣的電阻-頻率 曲線或電壓-頻率曲線對(duì)應(yīng)比對(duì)，得到待測(cè)樣品表面覆膜的厚度dx。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟3后還包括： 步驟4:根據(jù)待測(cè)樣品的電阻變化量或待測(cè)樣品兩端的電壓變化量隨頻率變化的規(guī)律 判斷待測(cè)樣品表面覆膜的損傷程度。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟4的具體實(shí)現(xiàn)為： 步驟41:在同一測(cè)量條件下將與待測(cè)樣品表面覆膜厚度相同的系列品質(zhì)標(biāo)樣進(jìn)行所述 步驟1和步驟2的測(cè)量，得到系列品質(zhì)標(biāo)樣的電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線，其中系列品 質(zhì)標(biāo)樣的損傷程度各不相同； 步驟42:根據(jù)系列品質(zhì)標(biāo)樣的電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線分析系列品質(zhì)標(biāo)樣的電 阻變化量或電壓變化量隨頻率變化的規(guī)律； 步驟43:將待測(cè)樣品與系列品質(zhì)標(biāo)樣的電阻變化量或電壓變化量隨頻率變化的規(guī)律對(duì) 應(yīng)比對(duì)，并采用電阻變化量或電壓變化量隨頻率變化的規(guī)律來(lái)表征待測(cè)樣品的損傷程度。9. 一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括信號(hào)源模塊、 信號(hào)采集模塊和主控制模塊； 所述信號(hào)源模塊用于為待測(cè)樣品兩端提供頻率可調(diào)的交流信號(hào)； 所述信號(hào)采集模塊用于檢測(cè)不同頻率的交流信號(hào)作用于待測(cè)樣品時(shí)待測(cè)樣品兩端的 電阻或電壓并發(fā)送至所述主控制模塊； 所述主控制模塊用于根據(jù)待測(cè)樣品兩端的電阻或電壓與對(duì)應(yīng)交流信號(hào)的頻率進(jìn)行曲 線繪制，得到待測(cè)樣品的電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線，分析待測(cè)樣品的電阻變化量或 待測(cè)樣品兩端電壓變化量隨頻率變化的規(guī)律，并計(jì)算待測(cè)樣品覆膜的厚度d x。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于:所述主控制模塊還用于根據(jù)待測(cè)樣品的電阻變化量或待測(cè)樣品兩端的電壓變化量隨頻 率變化的規(guī)律判斷待測(cè)樣品表面覆膜的損傷程度。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法及系統(tǒng)，包括采用頻率可變的交流信號(hào)作用于待測(cè)樣品的兩端；逐漸增加交流信號(hào)的頻率，檢測(cè)不同頻率的交流信號(hào)對(duì)應(yīng)的待測(cè)樣品兩端的電阻或電壓，并進(jìn)行曲線繪制獲取待測(cè)樣品的電阻-頻率曲線或電壓-頻率曲線；分析待測(cè)樣品的電阻變化量或待測(cè)樣品兩端電壓變化量隨頻率變化的規(guī)律，并計(jì)算或標(biāo)樣對(duì)比得到待測(cè)樣品覆膜的厚度。本發(fā)明的基于趨膚效應(yīng)的樣品表面覆膜的無(wú)損檢測(cè)方法及系統(tǒng)，可對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行整體測(cè)量，檢測(cè)靈敏度較高，并且可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量，檢測(cè)效率較高。另外，由于趨膚效應(yīng)，高頻時(shí)材料表面的缺陷對(duì)高頻信號(hào)更敏感，通過(guò)改變交流信號(hào)的頻率還可以獲取鍍膜表面缺陷及裂紋深度分布信息。
【IPC分類(lèi)】G01N27/00, G01N27/04, G01B7/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105675657
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610017513
【發(fā)明人】楊勇, 楊遠(yuǎn)聰, 楊文璐, 楊一萌, 安虹宇, 宋俊磊
【申請(qǐng)人】中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月12日