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专利号: 2021111427119
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于阻抗坐标变换的热障涂层粘结层厚度测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步:制作四个标准试件M、N、P、L,其陶瓷层厚度为TCM、TCN、TCP、TCL,粘结层厚度分别为BCM、BCN、BCP、BCL;其中BCM=BCP

第二步:将电涡流探头分别置于四个标准试件上方,应用阻抗分析仪检测标准试件的阻抗,测得它们的阻抗分别为:ZM=RM+XM;ZN=RN+XN;ZP=RP+XP;ZL=RL+XL;

第三步:测得探头在空气中的阻抗:Z0=R0+X0,并将其作为基准,对第二步中四个标准试件的阻抗作差分处理:ΔZM=(RM‑R0)+(XM‑X0),ΔZN=(RN‑R0)+(XN‑X0),ΔZP=(RP‑R0)+(XP‑X0),ΔZL=(RL‑R0)+(XL‑X0),则差分阻抗的电阻分别为:ΔRM=RM‑R0,ΔRN=RN‑R0,ΔRP=RP‑R0,ΔRL=RL‑R0;其电抗分别表示为:ΔXM=XM‑X0,ΔXN=XN‑X0,ΔXP=XP‑X0,ΔXL=XL‑X0;

第四步:根据标准试件M和N阻抗差的相位与粘结层厚度之间的线性关系,建立由阻抗差的相位求解粘结层厚度的模型;由第三步可知,标准试件M和N阻抗差的相位和粘结层厚度可以构建出阻抗相位‑粘结层厚度坐标系中的两个点A(BCM,|ΔXM/ΔRM|),B(BCN,|ΔXN/ΔRN|),由此得粘结层厚度和相位之间的线性模型如下:其中BC表示粘结层厚度,k1为线性模型的斜率, 为阻抗相位;

第五步:在阻抗坐标系中,四个标准试件分别对应M、N、P、L四个点,其中直线MN与NL的夹角为α,直线MN与MP的夹角为β,又夹角与粘结层厚度之间存在线性关系,因此构建出粘结层厚度‑夹角坐标系中的两个点C(BCN,α),D(BCM,β),进一步可以求出粘结层厚度和夹角之间的模型如下:

θ=k2(BC)+(α‑k2(BCN))      (4)其中θ为夹角,k2为线性模型的斜率,BC表示粘结层厚度;

第六步:应用第二步方法,获取待测试件T的阻抗值,并进一步求得其差分阻抗值为ΔZT=ΔRT+ΔXT,在阻抗坐标系中对应T点,坐标为T(ΔRT,ΔXT),过T点TT′∥NL交直线MN于T′(ΔRT′,ΔXT′)点,则直线MN与TT′夹角也为α;将T′的阻抗相位角|ΔXT′/ΔRT′|代入公式(2)中获得待测试件的粘结层厚度预估值BCT′;

将BCT′代入公式(4)中获得投影角度的修正角度α1。过T点TT′∥NL交直线MN于T″点,则直线MN与TT′夹角为α1,其中T″坐标为(ΔRT″,ΔXT″);

第七步:将|ΔXT″/ΔRT″|代入函数(2)中,获得粘结层厚度BCT″,即为最终测得的试件T的粘结层厚度。