Технология ультразвукового измерения толщины
1. Потребности в lлитийбатареяэлектрод измерение чистого покрытия
Электрод литиевого аккумулятора состоит из коллектора и покрытия на поверхностях A и B. Равномерность толщины покрытия является ключевым параметром контроля электрода литиевого аккумулятора, который оказывает решающее влияние на безопасность, производительность и стоимость литиевого аккумулятора. Поэтому к испытательному оборудованию в процессе производства литиевых аккумуляторов предъявляются высокие требования.
2. Метод просвечивания рентгеновских лучей встретитьсяингпредельная мощность
Компания Dacheng Precision — ведущий международный поставщик решений для систематических измерений электродов. Благодаря более чем 10-летнему опыту исследований и разработок, компания предлагает ряд высокоточного и стабильного измерительного оборудования, включая рентгеновский/бета-измеритель поверхностной плотности, лазерный толщиномер, интегрированный толщиномер CDM и поверхностной плотности и т.д., позволяющего осуществлять онлайн-мониторинг основных показателей электродов литий-ионных аккумуляторов, включая чистый слой покрытия, толщину, толщину утоняемой области и поверхностную плотность.
Кроме того, компания Dacheng Precision внедряет усовершенствования в технологии неразрушающего контроля и выпустила суперрентгеновский измеритель поверхностной плотности на основе твердотельных полупроводниковых детекторов и инфракрасный толщиномер, работающий на принципе спектрального поглощения в инфракрасном диапазоне. Толщина органических материалов может быть измерена точно, а точность превосходит показатели импортного оборудования.
Рисунок 1. Суперрентгеновский измеритель поверхностной плотности
3.Ультразвуковойtтолщинаmизмерениеtтехнология
Компания Dacheng Precision всегда стремилась к исследованиям и разработке инновационных технологий. Помимо перечисленных выше решений для неразрушающего контроля, компания также разрабатывает технологию ультразвуковой толщинометрии. По сравнению с другими системами контроля, ультразвуковая толщинометрия обладает следующими характеристиками:
3.1 Принцип ультразвукового измерения толщины
Ультразвуковой толщиномер измеряет толщину, используя метод отражения ультразвукового импульса. Когда ультразвуковой импульс, излучаемый датчиком, проходит через измеряемый объект и достигает границы раздела материалов, импульсная волна отражается обратно к датчику. Толщину измеряемого объекта можно определить, точно измеряя время распространения ультразвука.
H=1/2*(V*t)
Практически все изделия из металла, пластика, композитных материалов, керамики, стекла, стекловолокна или резины можно измерить таким способом, и этот метод может широко использоваться в нефтяной, химической, металлургической, судостроительной, авиационной, аэрокосмической и других отраслях.
3.2Aпреимуществаиз тебяультразвуковое измерение толщины
Традиционное решение использует метод пропускания лучей для измерения общего количества покрытия, а затем вычитание позволяет рассчитать чистое количество покрытия электрода литиевого аккумулятора. Ультразвуковой толщиномер позволяет измерять это значение напрямую благодаря иному принципу измерения.
①Ультразвуковая волна обладает высокой проникающей способностью из-за своей более короткой длины волны и применима к широкому спектру материалов.
② Ультразвуковой луч может быть сконцентрирован в определенном направлении, и он распространяется по прямой линии через среду, обладая хорошей направленностью.
③ Не нужно беспокоиться о безопасности, так как излучение отсутствует.
Однако, несмотря на то, что ультразвуковое измерение толщины имеет такие преимущества по сравнению с несколькими технологиями измерения толщины, которые компания Dacheng Precision уже вывела на рынок, применение ультразвукового измерения толщины имеет некоторые ограничения, перечисленные ниже.
3.3 Ограничения применения ультразвукового измерения толщины
① Ультразвуковой преобразователь: ультразвуковой преобразователь, то есть упомянутый выше ультразвуковой зонд, является основным компонентом ультразвуковых контрольно-измерительных приборов, способных передавать и принимать импульсные волны. Его основные характеристики – рабочая частота и точность синхронизации – определяют точность измерения толщины. Современные высококачественные ультразвуковые преобразователи по-прежнему зависят от импорта, цены на который высоки.
②Однородность материала: как упоминалось в основных принципах, ультразвук отражается от границ раздела материалов. Отражение вызвано резкими изменениями акустического импеданса, а однородность акустического импеданса определяется однородностью материала. Если измеряемый материал неоднороден, эхо-сигнал будет создавать много шума, влияющего на результаты измерений.
③ Шероховатость: шероховатость поверхности измеряемого объекта приведет к низкому отраженному эхо-сигналу или даже к невозможности его приема;
4. Температура: суть ультразвука заключается в том, что механические колебания частиц среды распространяются в виде волн, которые невозможно отделить от взаимодействия частиц среды. Макроскопическим проявлением теплового движения частиц среды является температура, и тепловое движение естественным образом влияет на взаимодействие между частицами среды. Таким образом, температура оказывает большое влияние на результаты измерений.
При традиционном ультразвуковом измерении толщины, основанном на принципе эхо-импульса, температура руки человека будет влиять на температуру зонда, что приведет к дрейфу нулевой точки датчика.
⑤Стабильность: звуковая волна представляет собой механическое колебание частиц среды в виде распространяющейся волны. Она подвержена внешним помехам, а полученный сигнал нестабилен.
⑥Среда связи: ультразвук затухает в воздухе, но хорошо распространяется в жидкостях и твёрдых телах. Для лучшего приёма эхосигнала между ультразвуковым датчиком и измеряемым объектом обычно добавляют жидкую среду связи, что затрудняет разработку программ автоматизированного контроля в режиме реального времени.
На результаты измерений будут влиять и другие факторы, такие как инверсия или искажение фазы ультразвука, кривизна, конусность или эксцентриситет поверхности измеряемого объекта.
Видно, что ультразвуковая толщинометрия имеет множество преимуществ. Однако в настоящее время её невозможно сравнить с другими методами измерения толщины из-за её ограничений.
3.4UПрогресс исследований в области ультразвукового измерения толщиныизДачэнPточность
Компания Dacheng Precision всегда уделяла большое внимание исследованиям и разработкам. В области ультразвуковой толщинометрии компания также достигла определённых успехов. Некоторые результаты исследований представлены ниже.
3.4.1 Условия эксперимента
Анод закрепляется на рабочем столе, а для измерения в фиксированной точке используется разработанный нами высокочастотный ультразвуковой зонд.
Рисунок 2 Ультразвуковое измерение толщины
3.4.2 Экспериментальные данные
Экспериментальные данные представлены в виде А-скана и В-скана. В А-скане ось X представляет время распространения ультразвука, а ось Y — интенсивность отраженной волны. В-скан отображает двумерное изображение профиля, параллельного направлению распространения звука и перпендикулярного измеряемой поверхности контролируемого объекта.
На А-скане видно, что амплитуда отраженного импульса на стыке графита и медной фольги значительно выше, чем у других волн. Толщину графитового покрытия можно определить, рассчитав акустический путь ультразвуковой волны в графитовой среде.
Всего было проверено 5 раз данных в двух позициях, Точка 1 и Точка 2, при этом акустический путь графита в Точке 1 составил 0,0340 мкс, а акустический путь графита в Точке 2 составил 0,0300 мкс, с высокой точностью повторяемости.
Рисунок 3 Сигнал А-скана
Рисунок 4. Изображение B-сканирования
Рис.1 X=450, изображение B-сканирования плоскости YZ
Точка 1 X=450 Y=110
Акустический путь: 0,0340 мкс
Толщина: 0,0340(мкс)*3950(м/с)/2=67,15(мкм)
Точка 2 X=450 Y=145
Акустический путь: 0,0300 мкс
Толщина: 0,0300(мкс)*3950(м/с)/2=59,25(мкм)
Рисунок 5. Тестовое изображение по двум точкам
4. Sрезюмеиз ллитийбатареяэлектрод технология измерения чистого покрытия
Ультразвуковой метод контроля, являясь одним из важных средств неразрушающего контроля, представляет собой эффективный и универсальный метод оценки микроструктуры и механических свойств твердых материалов, а также выявления их микро- и макродефектов. В связи с необходимостью автоматизированного измерения толщины чистого покрытия электродов литиевых аккумуляторов в режиме реального времени, метод просвечивания луча в настоящее время по-прежнему имеет большее преимущество благодаря характеристикам самого ультразвука и решаемым техническим задачам.
Компания Dacheng Precision, являясь экспертом в области электродных измерений, продолжит проводить углубленные исследования и разработки инновационных технологий, включая технологию ультразвукового измерения толщины, внося вклад в развитие и прорывы в области неразрушающего контроля!
Время публикации: 21 сентября 2023 г.
