Technologia pomiaru grubości ultradźwiękowej
1.Potrzeby litbateriaelektroda pomiar powłoki netto
Elektroda baterii litowej składa się z kolektora oraz powłoki na powierzchniach A i B. Jednorodność grubości powłoki jest kluczowym parametrem kontrolnym elektrody baterii litowej, który ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo, wydajność i koszt baterii litowej. Dlatego też w procesie produkcji baterii litowych stawiane są wysokie wymagania dotyczące sprzętu testowego.
2.Metoda transmisji promieni rentgenowskich poznaćinglimit pojemności
Dacheng Precision to wiodący międzynarodowy dostawca systematycznych rozwiązań w zakresie pomiaru elektrod. Dzięki ponad 10-letniemu doświadczeniu w badaniach i rozwoju firma oferuje szereg precyzyjnych i stabilnych urządzeń pomiarowych, takich jak rentgenowski/β-promieniowy miernik gęstości, laserowy miernik grubości, zintegrowany miernik grubości i gęstości powierzchniowej CDM itp., które umożliwiają monitorowanie online wskaźników rdzenia elektrody akumulatora litowo-jonowego, w tym ilości netto powłoki, grubości, grubości obszaru przerzedzenia oraz gęstości powierzchniowej.
Ponadto, Dacheng Precision wprowadza również innowacje w technologii badań nieniszczących, wprowadzając na rynek gęstościomierz powierzchniowy Super X-Ray oparty na detektorach półprzewodnikowych oraz grubościomierz podczerwieni oparty na zasadzie absorpcji widmowej w podczerwieni. Grubość materiałów organicznych można dokładnie zmierzyć, a dokładność pomiaru jest lepsza niż w przypadku urządzeń importowanych.
Rysunek 1 Super X-Ray miernik gęstości powierzchniowej
3.Ultradźwiękowetgrudkowatośćmpomiarttechnologia
Firma Dacheng Precision zawsze angażowała się w badania i rozwój innowacyjnych technologii. Oprócz powyższych rozwiązań w zakresie badań nieniszczących, firma rozwija również technologię ultradźwiękowego pomiaru grubości. W porównaniu z innymi rozwiązaniami inspekcyjnymi, ultradźwiękowy pomiar grubości charakteryzuje się następującymi cechami.
3.1 Zasada pomiaru grubości ultradźwiękami
Grubościomierz ultradźwiękowy mierzy grubość w oparciu o zasadę odbicia impulsu ultradźwiękowego. Gdy impuls ultradźwiękowy emitowany przez sondę przechodzi przez mierzony obiekt i dociera do powierzchni międzyfazowych, fala impulsu odbija się z powrotem do sondy. Grubość mierzonego obiektu można określić poprzez dokładny pomiar czasu propagacji ultradźwięków.
H=1/2*(V*t)
Prawie wszystkie produkty wykonane z metalu, plastiku, materiałów kompozytowych, ceramiki, szkła, włókna szklanego lub gumy mogą być mierzone w ten sposób. Metoda ta jest szeroko stosowana w przemyśle naftowym, chemicznym, metalurgicznym, stoczniowym, lotniczym, kosmicznym i innych dziedzinach.
3.2Azaletyz ciebiepomiar grubości metodą ultradźwiękową
Tradycyjne rozwiązanie wykorzystuje metodę transmisji promieni do pomiaru całkowitej ilości powłoki, a następnie wykorzystuje odejmowanie do obliczenia wartości netto powłoki elektrody baterii litowej. Natomiast ultradźwiękowy miernik grubości może bezpośrednio zmierzyć wartość ze względu na inną zasadę pomiaru.
①Fala ultradźwiękowa ma dużą przenikalność ze względu na krótszą długość fali i można ją stosować do szerokiej gamy materiałów.
② Wiązka dźwięku ultradźwiękowego może być skupiona w określonym kierunku i przemieszcza się po linii prostej przez ośrodek, charakteryzując się dobrą kierunkowością.
③ Nie ma potrzeby martwić się o bezpieczeństwo, ponieważ nie ma tam promieniowania.
Jednak pomimo faktu, że ultradźwiękowy pomiar grubości ma wiele zalet, w porównaniu z wieloma technologiami pomiaru grubości, które Dacheng Precision wprowadziła już na rynek, zastosowanie ultradźwiękowego pomiaru grubości ma pewne ograniczenia, wymienione poniżej.
3.3 Ograniczenia zastosowania ultradźwiękowego pomiaru grubości
①Przetwornik ultradźwiękowy: przetwornik ultradźwiękowy, czyli wspomniana wyżej sonda ultradźwiękowa, jest kluczowym elementem ultradźwiękowych przyrządów pomiarowych, zdolnym do nadawania i odbierania fal impulsowych. Jego kluczowe wskaźniki częstotliwości roboczej i dokładności pomiaru czasu decydują o dokładności pomiaru grubości. Obecne, wysokiej klasy przetworniki ultradźwiękowe są nadal uzależnione od importu z zagranicy, którego cena jest wysoka.
② Jednorodność materiału: jak wspomniano w podstawowych zasadach, ultradźwięki odbijają się od powierzchni styku materiału. Odbicie jest spowodowane nagłymi zmianami impedancji akustycznej, a jednorodność impedancji akustycznej zależy od jednorodności materiału. Jeśli mierzony materiał nie jest jednorodny, sygnał echa będzie generował dużo szumu, co wpłynie na wyniki pomiaru.
③ Chropowatość: chropowatość powierzchni mierzonego obiektu spowoduje słabe odbite echo lub nawet uniemożliwi odbiór sygnału echa;
④Temperatura: istotą ultradźwięków jest to, że drgania mechaniczne cząstek ośrodka rozchodzą się w postaci fal, których nie da się oddzielić od interakcji cząstek ośrodka. Makroskopowym przejawem ruchu termicznego samych cząstek ośrodka jest temperatura, a ruch termiczny naturalnie wpływa na interakcje między cząstkami ośrodka. Dlatego temperatura ma ogromny wpływ na wyniki pomiarów.
W przypadku konwencjonalnego ultradźwiękowego pomiaru grubości bazującego na zasadzie echa impulsowego, temperatura ludzkiej dłoni wpływa na temperaturę sondy, co powoduje przesunięcie punktu zerowego miernika.
⑤Stabilność: fala dźwiękowa to drgania mechaniczne cząstek o charakterze przestrzennym w formie propagacji fali. Jest podatna na zakłócenia zewnętrzne, a zebrany sygnał nie jest stabilny.
⑥Medium sprzęgające: ultradźwięki będą tłumione w powietrzu, natomiast dobrze rozchodzą się w cieczach i ciałach stałych. Aby lepiej odbierać sygnał echa, zazwyczaj dodaje się ciekłe medium sprzęgające między sondą ultradźwiękową a mierzonym obiektem, co nie sprzyja rozwojowi zautomatyzowanego programu inspekcji on-line.
Na wyniki pomiarów wpływają również inne czynniki, takie jak odwrócenie fazy lub zniekształcenie ultradźwiękowe, krzywizna, stożek lub mimośrodowość powierzchni mierzonego obiektu.
Jak widać, ultradźwiękowy pomiar grubości ma wiele zalet. Jednak obecnie nie można go porównywać z innymi metodami pomiaru grubości ze względu na jego ograniczenia.
3.4Upostęp badań nad pomiarem grubości metodą ultradźwiękowązDachengPrewizja
Firma Dacheng Precision zawsze angażowała się w badania i rozwój. W dziedzinie ultradźwiękowego pomiaru grubości firma poczyniła również pewne postępy. Poniżej przedstawiono niektóre wyniki badań.
3.4.1 Warunki eksperymentalne
Anoda zamocowana jest na stole roboczym, a do pomiaru punktu stałego używana jest opracowana przez nas sonda ultradźwiękowa o wysokiej częstotliwości.
Rysunek 2 Pomiar grubości metodą ultradźwiękową
3.4.2 Dane eksperymentalne
Dane eksperymentalne przedstawiono w formie skanu A i skanu B. W skanie A oś X przedstawia czas transmisji ultradźwięków, a oś Y natężenie fali odbitej. Skan B wyświetla dwuwymiarowy obraz profilu równolegle do kierunku propagacji prędkości dźwięku i prostopadle do mierzonej powierzchni badanego obiektu.
Na podstawie skanu A widać, że amplituda fali impulsowej powracającej na styku grafitu i folii miedzianej jest znacznie wyższa niż w przypadku innych form fali. Grubość powłoki grafitowej można uzyskać, obliczając ścieżkę akustyczną fali ultradźwiękowej w ośrodku grafitowym.
Łącznie 5 razy przetestowano dane w dwóch pozycjach, Point1 i Point2. Ścieżka akustyczna grafitu w Point1 wyniosła 0,0340 µs, a ścieżka akustyczna grafitu w Point2 wyniosła 0,0300 µs, przy wysokiej precyzji powtarzalności.
Rysunek 3 Sygnał skanowania A
Rysunek 4. Obraz B-skan
Rys.1 X=450, obraz B-skan płaszczyzny YZ
Punkt 1 X=450 Y=110
Ścieżka akustyczna: 0,0340 µs
Grubość: 0,0340(us)*3950(m/s)/2=67,15(μm)
Punkt 2 X=450 Y=145
Ścieżka akustyczna: 0,0300us
Grubość: 0,0300(us)*3950(m/s)/2=59,25(μm)
Rysunek 5. Obraz testowy dwupunktowy
4. Summarz litbateriaelektroda technologia pomiaru powłoki netto
Technologia badań ultradźwiękowych, jako jedna z ważnych metod badań nieniszczących, zapewnia skuteczną i uniwersalną metodę oceny mikrostruktury i właściwości mechanicznych materiałów stałych oraz wykrywania ich mikro- i makronieciągłości. W obliczu zapotrzebowania na automatyczny pomiar online ilości netto powłoki elektrody baterii litowej, metoda transmisji promieniowej nadal ma obecnie przewagę ze względu na charakterystykę samych ultradźwięków i problemy techniczne, które należy rozwiązać.
Dacheng Precision, jako ekspert w dziedzinie pomiaru elektrod, będzie nadal prowadzić dogłębne badania i rozwój innowacyjnych technologii, w tym technologii ultradźwiękowego pomiaru grubości, przyczyniając się do rozwoju i przełomów w dziedzinie badań nieniszczących!
Czas publikacji: 21.09.2023
