采用太赫兹时域光谱技术的高精度热障涂层测厚方法

针对标准试块法测量热障涂层厚度需要制作标准试块导致成本高、测量工艺复杂、无法适应热障涂层服役后折射率变化等问题,提出了采用太赫兹时域光谱技术的高精度热障涂层测厚方法。首先,根据太赫兹波在热障涂层中的传播特性建立了热障涂层太赫兹波传播模型,通过模型可以得到太赫兹检测信号回波数量和回波相位对应的变化关系;然后,根据菲涅尔定律和太赫兹检测信号前3次回波之间的作用关系建立了折射率计算模型;最后,根据所得到的折射率和相邻两次回波时间差采用飞行时间法求解热障涂层厚度。对所提方法测量热障涂层厚度的可行性和准确性进行了多组实验研究,结果表明:与标准试块法相比,所提方法不需要制作标准试块,仅根据太赫兹检测信号即可同时计算得到热障涂层折射率与厚度,实现了对热障涂层高效、高精度测厚;所提方法测量厚度的相对误差可以达到1.15%,比标准试块法测量厚度的相对误差降低了42.5%。

基于太赫兹时域光谱技术的CFRP薄涂层厚度检测方法

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)上的薄涂层测厚存在的基底各向异性、多重反射、回波重叠、环境噪声等问题,提出基于太赫兹时域光谱技术与稀疏分解的涂层测厚方法,并在仿真波形和实际样品上成功验证。CFRP通常由碳纤维与环氧基体牢固结合并多层复合而成,具有各向异性特点,在光学性质上表现为CFRP上同一位置不同入射方向、同一入射方向不同位置的反射波形均存在差别。这致使基于理论模型的优化算法用于其上涂层测厚时精度有待提高。另外,在涂层较薄时,受噪声与多重反射等因素的干扰,无法直接在时域根据反射波形区分涂层界面,即直接使用飞行时间法(TOF)难以获得涂层厚度。为此,使用稀疏分解法来定位薄涂层的分界面,再结合TOF法计算CFRP上薄涂层的厚度。首先,分析了多层结构上的太赫兹反射信号与信号稀疏分解模型之间的联系,并利用参考信号构成稀疏字典。然后,鉴于太赫兹信号的传播路径只在分界面发生改变这一先验知识,即涂层层数决定了信号稀疏分解后非零脉冲个数,使用前向正交匹配追踪算法(LAOMP)求解太赫兹反射信号的稀疏表示。LAOMP算法可直接指定稀疏度,便于选择稀疏脉冲定位涂层分界面。获得对应于各涂层界面的脉冲后,使用TOF法求得涂层的厚度。最后,在总厚度分别为102和66μm的双涂层仿真数据与实际样品上验证方法的性能,并与经典基于L1范数的谱投影梯度算法(SPGL1)进行了对比。结果表明:在相邻涂层折射率差别较小的情况下,LAOMP算法可以有效检测CFRP上35μm的薄涂层。在总厚度为66μm的双涂层样件上,检测误差在11%以内,具有调参简单、结果稳定的优点。

涂层厚度无接触在线测量技术研究

介绍了采用不同的测厚技术研制的涂层无接触测厚系统,以及系统研制过程中所解决的无接触远距离测厚、涂层均匀性、涂料计算、数据记录以及报警等问题。该系统的应用,对提高印铁生产线生产效率和产品质量有很好的促进作用。

基于X荧光涂层厚度测量的试验研究

涂层厚度的控制至关重要,如果涂层厚度没有达到设计标准,对产品性能影响很大。利用实验室仪器搭建起一套涂层测厚试验平台,本试验中以铜、铁作为试验样品,用油漆作为涂层。利用射线穿过物质时的指数衰减规律I=I0e-μx,用不同涂层厚度的标准样品进行标定以后,作出工作曲线;测量铜、铁两种基底上的涂层厚度,在涂层厚度介于0.01 g/cm2-0.06 g/cm2的范围内,相关系数分别为0.992和0.995,表明此测厚方法是可行的。

基于X荧光涂层厚度测量的Geant4模拟

Geant4以其快速,方便,灵活的特点在核技术研究中得到了广泛的应用。本文通过利用Geant4,对基于X荧光涂层厚度测量方法,主要对激发源的优化设计、探测器放置的位置对探测效率的影响、涂层厚度测量的范围等问题进行了研究,得到:不同基底金属的特征X射线强度随涂层厚度变化的关系,本套实验系统中X荧光的空间几何分布和最佳的探测器放置位置,不同能量及不同入射方向的源射线对X荧光激发效率的影响。为进一步优化测量系统提供了理论依据。

激光在线测厚技术用于锂离子电池涂布工艺

介绍激光在线测厚技术的原理、激光测厚仪的结构、测量软件及在锂离子电池行业中的应用,并对存在的问题提出改进方案,对研究的方向进行了展望。

电容在线测厚技术在锂电行业的应用研究

主要涉及涂布在线测量技术,电容在线测厚技术的原理、电容测厚仪的运行结构及其在锂电池行业中的应用,并对存在的问题提出改善方案,对指导生产、避免控制滞后、增强检测效果具有实际意义,同时对未来研究方向进行了展望。

基于时频关键信息融合的热障涂层太赫兹准确测厚方法

当前太赫兹(Terahertz,THz)厚度测量主要基于飞行时间理论,然而热障涂层微观结构不均匀,精确测厚需要引入频域信息在线提取折射率。为此,基于THz波传输特性,提出了关键时频信息融合方法,结合深度学习减小了反射峰变形对折射率测量精度影响,提高了微观结构不均匀条件下热障涂层测厚准确性。首先构建了考虑热障涂层表界面粗糙度THz信号解析模型,发现了测厚所需飞行时间与折射率可利用时域和频域数据求解。然后利用小波变换实现了THz信号时频融合,依据朗伯比尔定理揭示了完整时频图含有冗余信息物理机理。最后基于厚度特征获取了关键时频图,以此为输入,构建了卷积神经网络测厚方法。试验与仿真结果表明,所提出方法与反射峰提取、时域特征机器学习、时域信号、插值下采样时频图、完整时频图卷积神经网络测厚方法相比,平均绝对误差分别减小4.65μm、3.08μm、2.51μm、0.58μm、0.25μm,较输入完整时频图网络训练耗时降低1446 s。关键时频融合方法可提高热障涂层微观结构不均匀与反射峰变形条件下THz测厚精度。