Ултразвукова технология за измерване на дебелина
1. Нужди за литиумбатерияелектрод измерване на нетно покритие
Електродът на литиевата батерия се състои от колектор, покритие върху повърхността A и B. Равномерността на дебелината на покритието е основният контролен параметър на електрода на литиевата батерия, който има критично влияние върху безопасността, производителността и цената на литиевата батерия. Следователно, има високи изисквания към оборудването за тестване по време на производствения процес на литиеви батерии.
2. Метод за рентгеново предаване срещаингграничният капацитет
Dacheng Precision е водещ международен доставчик на решения за систематично измерване на електроди. С повече от 10 години изследователска и развойна дейност, компанията разполага със серия от високопрецизно и стабилно измервателно оборудване, като например рентгенов/β-лъчев апарат за измерване на площна плътност, лазерен апарат за измерване на дебелина, интегриран CDM апарат за измерване на дебелина и площна плътност и др., които са способни да осъществяват онлайн мониторинг на основните показатели на електрода на литиево-йонната батерия, включително нетното количество покритие, дебелината, дебелината на зоната на изтъняване и площната плътност.
Освен това, Dacheng Precision също така извършва промени в технологията за безразрушителен контрол и пусна на пазара Super X-Ray апарат за измерване на площна плътност, базиран на твърдотелни полупроводникови детектори, и инфрачервен апарат за измерване на дебелина, базиран на принципа на инфрачервената спектрална абсорбция. Дебелината на органичните материали може да бъде измерена точно, а точността е по-добра от тази на вносното оборудване.
Фигура 1 Суперрентгенов измервател на площна плътност
3. Ултразвуковtдебелинаmизмерванеtтехнология
Dacheng Precision винаги е била ангажирана с изследванията и разработването на иновативни технологии. В допълнение към гореспоменатите решения за безразрушителен контрол, компанията разработва и ултразвукова технология за измерване на дебелина. В сравнение с други решения за инспекция, ултразвуковото измерване на дебелина има следните характеристики.
3.1 Принцип на ултразвуково измерване на дебелина
Ултразвуковият дебеломер измерва дебелината на принципа на метода на отражение на ултразвукови импулси. Когато ултразвуковият импулс, излъчван от сондата, премине през измервания обект и достигне границите на материала, импулсната вълна се отразява обратно към сондата. Дебелината на измервания обект може да се определи чрез точно измерване на времето за разпространение на ултразвука.
H=1/2*(V*t)
Почти всички продукти, изработени от метал, пластмаса, композитни материали, керамика, стъкло, стъклени влакна или каучук, могат да бъдат измерени по този начин и той може да се използва широко в петролната, химическата, металургичната, корабостроенето, авиацията, космическата и други области.
3.2Aпредимстваот тебУлтразвуково измерване на дебелина
Традиционното решение използва метод на лъчева трансмисия за измерване на общото количество покритие и след това използва изваждане за изчисляване на стойността на нетното количество покритие на електрода на литиево-йонната батерия. Докато ултразвуковият дебеломер може директно да измери стойността поради различния принцип на измерване.
①Ултразвуковата вълна има силна проницаемост поради по-късата си дължина на вълната и е приложима за широк спектър от материали.
② Ултразвуковият лъч може да бъде концентриран в определена посока и се разпространява по права линия през средата, с добра насоченост.
③ Няма нужда да се притеснявате за безопасността, защото няма радиация.
Въпреки факта, че ултразвуковото измерване на дебелина има такива предимства, в сравнение с няколко технологии за измерване на дебелина, които Dacheng Precision вече е представила на пазара, приложението на ултразвуковото измерване на дебелина има някои ограничения, както следва.
3.3 Ограничения на приложението на ултразвуковото измерване на дебелина
①Ултразвуков преобразувател: ултразвуковият преобразувател, т.е. гореспоменатата ултразвукова сонда, е основният компонент на ултразвуковите измервателни уреди и е способен да предава и приема импулсни вълни. Неговите основни показатели, работна честота и точност на синхронизация, определят точността на измерване на дебелината. Съвременните висококачествени ултразвукови преобразуватели все още зависят от внос от чужбина, чиято цена е висока.
②Еднородност на материала: както е посочено в основните принципи, ултразвукът ще се отрази обратно върху материалните граници. Отражението се причинява от внезапни промени в акустичния импеданс, а еднородността на акустичния импеданс се определя от еднородността на материала. Ако материалът, който ще се измерва, не е еднороден, ехо сигналът ще генерира много шум, което ще повлияе на резултатите от измерването.
③ Грапавост: грапавостта на повърхността на измервания обект ще доведе до слабо отразено ехо или дори невъзможност за приемане на ехо сигнала;
④Температура: същността на ултразвука е, че механичните вибрации на частиците на средата се разпространяват под формата на вълни, които не могат да бъдат отделени от взаимодействието на частиците на средата. Макроскопското проявление на топлинното движение на самите частици на средата е температурата, а топлинното движение естествено ще повлияе на взаимодействието между частиците на средата. Така че температурата има голямо влияние върху резултатите от измерването.
При конвенционално ултразвуково измерване на дебелина, базирано на принципа на импулсното ехо, температурата на ръцете на хората ще повлияе на температурата на сондата, което ще доведе до отклонение на нулевата точка на уреда.
⑤Стабилност: звуковата вълна е механична вибрация на частици от средата под формата на разпространение на вълна. Тя е податлива на външни смущения и събраният сигнал не е стабилен.
⑥Свързваща среда: ултразвукът ще затихне във въздуха, докато може да се разпространява добре в течности и твърди тела. За да се приема по-добре ехо сигналът, обикновено се добавя течна свързваща среда между ултразвуковата сонда и измервания обект, което не е благоприятно за разработването на онлайн автоматизирана програма за проверка.
Други фактори, като например обръщане или изкривяване на фазите на ултразвука, кривината, конусността или ексцентричността на повърхността на измервания обект, ще повлияят на резултатите от измерването.
Може да се види, че ултразвуковото измерване на дебелина има много предимства. Въпреки това, в момента то не може да се сравнява с други методи за измерване на дебелина поради своите ограничения.
3.4UНапредък в изследванията за ултразвуково измерване на дебелинаотДаченгPпреразглеждане
Dacheng Precision винаги е била ангажирана с научноизследователска и развойна дейност. В областта на ултразвуковото измерване на дебелина също е постигнала известен напредък. Някои от резултатите от изследванията са показани по-долу.
3.4.1 Експериментални условия
Анодът е фиксиран на работната маса, а самостоятелно разработената високочестотна ултразвукова сонда се използва за измерване с фиксирана точка.
Фигура 2 Ултразвуково измерване на дебелина
3.4.2 Експериментални данни
Експерименталните данни са представени под формата на A-сканиране и B-сканиране. В A-сканирането, оста X представлява времето за ултразвуково предаване, а оста Y представлява интензитета на отразената вълна. B-сканирането показва двуизмерно изображение на профила, успоредно на посоката на разпространение на скоростта на звука и перпендикулярно на измерваната повърхност на тествания обект.
От А-сканирането може да се види, че амплитудата на върнатата импулсна вълна на съединението на графит и медно фолио е значително по-висока от тази на други вълнови форми. Дебелината на графитното покритие може да се получи чрез изчисляване на акустичния път на ултразвуковата вълна в графитната среда.
Общо 5 пъти данните бяха тествани на две позиции, Точка 1 и Точка 2, като акустичният път на графита в Точка 1 беше 0,0340 us, а акустичният път на графита в Точка 2 беше 0,0300 us, с висока точност на повторяемост.
Фигура 3 A-скан сигнал
Фигура 4 B-сканирано изображение
Фиг. 1 X=450, изображение от B-сканиране в равнината YZ
Точка 1 X=450 Y=110
Акустичен път: 0.0340 us
Дебелина: 0,0340 (микроскопия) * 3950 (м/с) / 2 = 67,15 (μm)
Точка2 X=450 Y=145
Акустичен път: 0.0300us
Дебелина: 0,0300 (микроскопия) * 3950 (м/с) / 2 = 59,25 (μm)
Фигура 5 Двуточково тестово изображение
4. Sрезюмеот литиумбатерияелектрод технология за измерване на нетно покритие
Технологията за ултразвуков контрол, като едно от важните средства в технологията за безразрушителен контрол, предоставя ефективен и универсален метод за оценка на микроструктурата и механичните свойства на твърдите материали и откриване на техните микро- и макропрекъснатости. Изправени пред търсенето на онлайн автоматизирано измерване на нетното количество покритие на електрода от литиева батерия, методът на лъчева трансмисия все още има по-голямо предимство в момента поради характеристиките на самия ултразвук и техническите проблеми, които трябва да бъдат решени.
Dacheng Precision, като експерт в измерването на електроди, ще продължи да провежда задълбочени изследвания и разработки на иновативни технологии, включително ултразвукова технология за измерване на дебелина, като допринася за развитието и откритията в безразрушителния контрол!
Време на публикуване: 21 септември 2023 г.
