基于脉冲涡流技术的导电多涂层厚度检测方法研究

摘要

多层导电涂层可改善设备及关键零部件的耐热性、耐磨性、耐腐蚀性，因此广泛应用于航空航天、石油化工、冶金机械等领域，如飞机发动机叶片、石油管道、金属铸件等。涂层厚度及涂覆均匀性将直接影响设备及关键零部件的使用寿命和可靠性，因此，对多层导电涂层厚度的定量检测是急需解决的问题。
　　目前，对于多层导电涂层的厚度检测，传统的电涡流检测方法采用正弦激励，而脉冲涡流无损检测方法采用方波激励，其频率丰富、操作简单、成本低，逐渐成为电涡流检测领域的研究热点。本文采用数值仿真和实验相结合的方法深入研究了脉冲方波激励下多层导电涂层的厚度检测问题，主要研究内容如下：
　　（1）根据脉冲涡流无损检测原理，建立有限元模型，分析了激励信号产生方式、激励频率及激励电压对脉冲涡流检测结果的影响，并依此确定了最优激励方式、激励频率、激励电压及检测点位置；
　　（2）根据多层导电结构解析模型，研究了多层导电结构厚度及电导率与检测信号间的拟合函数关系。根据该函数关系，提出了基体为非磁性材料时，涂层电导率已知、未知两种情况下，单层导电涂层的厚度检测方法；基体为磁性材料时，涂层电导率已知情况下，单层导电涂层厚度的检测方法；设计了脉冲涡流检测的实验平台，对提出的方法进行了实验验证；
　　（3）研究了涂层电导率已知时，双层导电涂层的厚度检测方法，提出了解方程法和解耦法两种反演算法对涂层厚度进行反演，并通过实验进行验证。然后将这两种反演算法应用到涂层电导率未知情况下的双涂层、三涂层以及三层以上涂层厚度检测中。研究结果表明解方程法和解耦法可用于多层导电涂层的厚度检测，且解耦法在反演精度上优于解方程法。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状及研究趋势

1.3 论文的研究内容

1.4 论文的结构安排

第二章 脉冲涡流检测的理论基础及有限元仿真分析

2.1 脉冲涡流检测的理论基础

2.2 脉冲涡流检测的有限元仿真分析

2.3 脉冲涡流检测的影响因素分析

2.4 本章小结

第三章 单涂层厚度检测方法研究

3.1 多涂层脉冲涡流厚度检测基本原理

3.2 单涂层厚度和电导率变化对检测的影响

3.3 电导率已知下的单涂层厚度检测方法研究

3.4 电导率未知下的单涂层厚度检测方法研究

3.5 基体为磁性材料时的单涂层厚度检测方法

3.6 单涂层厚度检测的实验验证

3.7 单涂层下解方程法和解耦法反演精度对比分析

3.8 本章小结

第四章 多涂层厚度检测方法研究

4.1 两涂层下厚度和电导率变化对检测的影响

4.2 电导率已知情况下的两涂层厚度检测方法研究

4.3 电导率未知下的两涂层厚度检测方法研究

4.4 三层以上涂层厚度检测方法研究

4.5 两涂层厚度检测实验验证

4.6 两涂层下解方程法和解耦法反演精度对比分析

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献