【正文】 儀的實驗研究內(nèi)容 （ 1） 以半圓形試塊的 a 面為帶涂層面， b 面為基體面，測試最佳檢測參數(shù)試驗 （ 2） 測厚對比試驗 （ 3） 塑料薄膜模擬涂層厚度測量試驗 （ 4） 涂層厚度試驗 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 10 實驗研究方案 用 SMART2097 渦流檢測儀的實驗研究方案 （ 1） 利用提離效應測量在基底試塊和帶有 碳化硅 涂層試塊上的渦流信號，比較不同試塊上測量所得渦流信號的提離點的距離點數(shù)差異，并且通過反復調(diào)節(jié)，尋找最佳測量工作頻率，相位，增益等。 （ 5） 利用厚度已知的薄膜層（取厚度為 80μ m 的薄膜）在 4特種碳纖維復合材料基體上進行模擬涂層測厚試 驗，分析 4工件與 5工件的提離點距離點數(shù)的規(guī)律。 用 SMART2097 渦流檢測儀 的實驗研究 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 11 基于特種碳纖維復合材料最佳檢測參數(shù)試驗 為了 能 方便觀察，所有試驗均通過調(diào)節(jié)相位使渦流信號的提離 信號 處于水平 方向 ，增益均為 28 dB。如下圖 : 圖 ： 頻率為 100kHz 的測量結(jié)果圖 圖 ： 頻率為 416kHz 的測量結(jié)果圖 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 12 圖 ： 頻率為 625kHz 的測量結(jié)果圖 根據(jù)測量最佳頻率實驗得到如下表 ： 表 ：不同頻率條件下的實驗距離點數(shù) 根據(jù)圖表 制作曲線圖 如下： 圖 ：頻率 /距離點數(shù)平均值關系曲線 由激勵頻率與提離點信號距離點數(shù)平均值關系曲線可以看出，隨著頻率的遞增 f(kHz) 試驗次數(shù) 100 200 294 357 416 454 500 555 625 714 833 1 15 5 14 10 15 11 12 28 20 11 15 2 11 8 19 12 34 15 15 11 14 19 12 3 10 16 14 26 14 16 14 12 14 22 15 距離點數(shù)平均值 12 16 21 14 17 16 14 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 13 信號距離點數(shù)先遞增然后遞減，在 416kHz 左右達到最大值，即當檢測頻率處于416kHz 時基底試塊和帶有錫紙的試塊上的渦流信號提離點的距離達到最大值，意味著此時檢測分辨率也達到最大，故把此檢測頻率作為基于錫紙的特種碳纖維復合材料厚度測試的最佳檢測頻率。得到數(shù)據(jù)如表 ： 表 ：基體上“膜層厚度 提離點”對應值 膜層厚度 距離 點數(shù) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 11 17 19 26 37 45 62 74 76 81 91 102 109 117 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 16 圖 ： 覆有 2 張超薄模擬涂層 圖 ： 覆有 10張超薄模擬涂層 圖 ： 覆有 20 張超薄模擬涂層 圖 ： 覆有 28 張超薄模擬涂層 根據(jù)表 得到不同涂層厚度的關系曲線如圖 ： 圖 由覆蓋錫紙張數(shù)與提離點信號距離點數(shù)之間關系曲線可以看出，探頭提離點信號的距離點數(shù)隨著錫紙紙張數(shù)的遞增而遞增，僅當錫紙厚度在 10μ m~140μ m 的范圍內(nèi)時，該提離信號點的距離點數(shù)與錫紙厚度的曲線線性相關性較好，而當錫紙厚度 140μ m 時線性關系不好，而且由錫紙匯總圖可以看出隨著錫紙紙張數(shù)的增加提離點的距離越來越小， 幾乎重合。當加到 4 張（即為 20um）時，能分辨。八通道選取的頻率分別包括低頻、中頻、高頻。阻抗圖在 2020KHz 左右顯示效果 達到 最佳，說明 DP 點式探頭在這個范圍的頻率對特種復合材料試塊涂層具有良好的滲透性，能夠比較精確的反映 出 材料的特性。分別多次測量 在 不同頻率條件下特種復合材料基底試塊和帶有 碳化硅 涂層的試塊上的渦流信 號提離點信號的距離點數(shù)，測試結(jié)果如 下 圖所示： 圖 :頻率為 1000 KHz 時的測量結(jié)果 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 20 圖 ：頻率為 2500KHz 時的測量結(jié)果 然后計算提離點間距離點數(shù)的平均值，計算結(jié)果如表 所示： 表 ：不同頻率條件下的提離信號距離點數(shù) 頻率 KHz 次數(shù) 833 909 1000 1111 1250 1428 1666 2020 2500 3333 1 52 63 75 81 88 108 117 123 108 78 2 64 49 64 74 89 93 114 130 87 89 3 38 44 63 87 96 105 105 117 100 89 平均值 52 91 102 112 123.3 根據(jù)表 ： 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 21 500 1000 1500 2020 2500 3000 35005060708090100110120130提離信號距離點數(shù)頻率/KHz 提離信號距離點數(shù) 圖 ：激勵頻率與提離點信號距離點數(shù)平均值間的關系曲線 由圖 曲線可以看出 ：隨著激勵頻率的遞增，提離點信號距離點數(shù)的變化具有先遞增然后遞減的規(guī)律，同時在 2020KHz 左右達到最大值。 標準厚度的塑料薄膜模擬涂層厚度測量（ B3b 面為基體面） 圖 ：薄膜厚度為 38um時的測量結(jié)果 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 23 圖 ： 薄膜厚度為 294um時的測量結(jié)果 試驗測得的不同塑料薄膜厚度條件下的渦流提離點距離點數(shù)如表 所示： 表 厚度（μ m） 0 25 38 51 76 102 第一次測量 0 108 130 158 256 361 第二次測量 0 112 122 159 273 389 平均值 0 110 126 375 厚度（μ m） 127 147 167 191 211 231 第一次測量 421 544 608 739 780 791 第二次測量 447 576 629 715 758 813 平均值 434 560 727 769 802 厚度（μ m） 254 274 294 第一次測量 833 879 936 第二次測量 823 869 946 平均值 828 874 941 根據(jù)表 數(shù)據(jù)不同厚度薄膜時測得的提離信號距離點數(shù)得到圖 ： 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 24 .30 200 400 600 800 1000050100150200250300薄膜厚度 (um)提離信號距離點數(shù) 薄 膜 厚度圖 ： 薄膜厚度 /提離信號距離點數(shù)關系曲線 為了更好地分析研究提離點距離點數(shù)與絕緣薄膜厚度值之間的關系 ,將渦流提離信號距離點數(shù)視為自變量，絕緣薄膜厚度值視為應變量，對試驗測得的數(shù)據(jù)進行擬合分析 ,可以得到如圖 的關系曲線： 0 500 10000100200300薄膜厚度 (um)提離信 號距 離點數(shù) 薄膜厚度 Po l y n o m i a l F i t o f 薄膜厚度 圖 ： 提離信號距離點數(shù) /薄膜厚度 的數(shù)據(jù)進行多項式擬合的關系曲線 0 50 100 150 200 250 30002004006008001000提離信號距離點數(shù)薄 膜 厚度 (um) 提離信號距離點數(shù)南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 25 在進行曲線擬合的同時可以得到如下的擬合方程： 4 2 7 34. 10 80 0. 38 27 3. 94 14 10 3. 57 66 10y x x x??? ? ? ? ? ? ? 試塊（ B B B3）涂層 a 面的厚度測量試驗 （ 1）以 B3b 為基體面，測試 B1a、 B2a 、 B3a 面 圖 ： B1a第四次的測量結(jié)果 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 26 圖 ： B2a第二次的測量結(jié)果 表 B系列試塊測得的提離點距離 點數(shù) 帶入之前擬合得到的方程中可以得到近似的涂層厚度值 表 B系列試塊的近似涂層厚度值 測量面 次數(shù) B1a B2a B3a 1 163 209 277 2 171 256 333 3 169 268 343 4 173 244 306 5 160 261 323 平均值 測量面 B1a B2a B3a 平均值 (μ m) 南昌航空大學科技學院 2020 屆學士學位論文 27 4. 試驗結(jié)果分析 用 SMART2097 渦流檢測儀的試驗結(jié)果分析 （ 1）利用渦流法測量基底與帶 SiC 涂層的特種碳釬維復合材料試塊，只要選取合適的工作頻率、增益及相位，所得到的渦流信號的提離軌跡并不重合，而且兩者的距離點數(shù)較大，說明渦流法對特種碳纖維復合材料涂層厚度測量的靈敏度高，有 利于涂層測厚。 (4) 在測試帶涂層試塊時，發(fā)現(xiàn) 5不同 點的膜層提離點值均不同，故認為試塊每處涂層厚度都不一樣，均存在差異。 （ 2）將 檢測頻率 調(diào)為最佳頻率 2020kHz，利用 B3b 為基體面，測試不同試塊 a 面的提離值，結(jié)果各個提離值均有差異，說明各個涂層厚度均不一樣。 SiC 涂層厚度差異較小的特種復合材料之間的提離點信號并不重合且有一定的差異，說明利用渦流法實施帶 SiC 涂層的特種復合材料涂層厚度的測量是有望可行的，且有較高的測量精度。 用 EEC2020 電磁檢測儀的 試驗結(jié) 論 多次通過做測試最佳實驗頻率說明提離信號強度隨著頻率的增加慢慢增加，當 頻率達到 2020KHz 時提離軌跡長且精細、強度最大，再增加頻率時，信號會慢慢小。隨著激勵頻率的遞增，提離點信號距離點數(shù)的變化具有先遞增然后遞減的規(guī)律，同時在 2020KHz 左右達到最大值。該研究結(jié)果為實現(xiàn)特種碳纖維復合材料涂層厚度的渦流法測量提供可靠的理論依據(jù)和技術支持。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 由于水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學友批評和指正！