Ультразвукова технологія вимірювання товщини
1. Потреби в літійакумуляторелектрод вимірювання чистого покриття
Електрод літієвої батареї складається з колектора, покриття на поверхні A та B. Рівномірність товщини покриття є основним параметром контролю електрода літієвої батареї, який має вирішальний вплив на безпеку, продуктивність та вартість літієвої батареї. Тому існують високі вимоги до випробувального обладнання під час виробництва літієвих батарей.
2. Метод передачі рентгенівських променів зустрітисяінггранична місткість
Dacheng Precision є провідним міжнародним постачальником рішень для систематичного вимірювання електродів. Маючи понад 10 років досліджень і розробок, компанія має серію високоточних та високостабільних вимірювальних приладів, таких як рентгенівський/β-випромінювальний площинний густиномір, лазерний товщиномір, інтегрований CDM-товщиномір та площинний густиномір тощо, які здатні здійснювати онлайн-моніторинг показників серцевини електрода літій-іонного акумулятора, включаючи кількість чистого покриття, товщину, товщину області стоншення та площинну густину.
Крім того, Dacheng Precision також впроваджує зміни в технології неруйнівного контролю та запустила суперрентгенівський площинний густиномір на основі твердотільних напівпровідникових детекторів та інфрачервоний товщиномір, що базується на принципі інфрачервоного спектрального поглинання. Товщину органічних матеріалів можна точно виміряти, а точність вища, ніж у імпортного обладнання.
Рисунок 1. Суперрентгенівський поверхневий вимірювач щільності
3. Ультразвуковийtтовщинаmвимірюванняtекологія
Компанія Dacheng Precision завжди була віддана дослідженням та розробкам інноваційних технологій. Окрім вищезазначених рішень неруйнівного контролю, вона також розробляє технологію ультразвукового вимірювання товщини. Порівняно з іншими рішеннями для контролю, ультразвукове вимірювання товщини має такі характеристики.
3.1 Принцип ультразвукового вимірювання товщини
Ультразвуковий товщиномір вимірює товщину на основі принципу відбиття ультразвукового імпульсу. Коли ультразвуковий імпульс, що випромінюється зондом, проходить через вимірюваний об'єкт і досягає меж матеріалу, імпульсна хвиля відбивається назад до зонда. Точчину вимірюваного об'єкта можна визначити, точно вимірявши час поширення ультразвуку.
H=1/2*(V*t)
Майже всі вироби з металу, пластику, композитних матеріалів, кераміки, скла, скловолокна або гуми можна виміряти таким чином, і це може широко використовуватися в нафтовій, хімічній, металургійній, суднобудівній, авіаційній, аерокосмічній та інших галузях.
3.2Aперевагиз тебеУльтразвукове вимірювання товщини
Традиційне рішення використовує метод пропускання променів для вимірювання загальної кількості покриття, а потім за допомогою віднімання обчислюється значення чистої кількості покриття електрода літієвої батареї. У той час як ультразвуковий товщиномір може безпосередньо виміряти значення завдяки іншому принципу вимірювання.
①Ультразвукова хвиля має сильну проникність завдяки своїй коротшій довжині хвилі та застосовна до широкого спектру матеріалів.
② Ультразвуковий промінь може бути сконцентрований у певному напрямку та поширюватися по прямій лінії через середовище з хорошою спрямованістю.
③ Немає потреби турбуватися про безпеку, оскільки він не має радіації.
Однак, незважаючи на те, що ультразвукове вимірювання товщини має такі переваги, порівняно з кількома технологіями вимірювання товщини, які Dacheng Precision вже вивела на ринок, застосування ультразвукового вимірювання товщини має деякі обмеження, а саме:
3.3 Обмеження застосування ультразвукового вимірювання товщини
①Ультразвуковий перетворювач: ультразвуковий перетворювач, тобто згаданий вище ультразвуковий зонд, є основним компонентом ультразвукових контрольно-вимірювальних приладів, здатних передавати та приймати імпульсні хвилі. Його основні показники робочої частоти та точності часу визначають точність вимірювання товщини. Сучасні високоякісні ультразвукові перетворювачі все ще залежать від імпорту з-за кордону, ціна на які є високою.
②Однорідність матеріалу: як зазначено в основних принципах, ультразвук відбивається від поверхонь розділу матеріалів. Відбиття спричинене різкими змінами акустичного імпедансу, а однорідність акустичного імпедансу визначається однорідністю матеріалу. Якщо вимірюваний матеріал неоднорідний, відлуння створюватиме багато шуму, що впливатиме на результати вимірювання.
③ Шорсткість: шорсткість поверхні вимірюваного об'єкта призведе до низького відбитого луносигналу або навіть неможливості його отримання;
④Температура: суть ультразвуку полягає в тому, що механічні коливання частинок середовища поширюються у вигляді хвиль, які неможливо відокремити від взаємодії частинок середовища. Макроскопічним проявом теплового руху самих частинок середовища є температура, і тепловий рух, природно, впливає на взаємодію між частинками середовища. Тому температура має великий вплив на результати вимірювання.
Для звичайного ультразвукового вимірювання товщини, заснованого на принципі імпульсного відлуння, температура рук людини впливатиме на температуру зонда, що призведе до дрейфу нульової точки вимірювача.
⑤Стабільність: звукова хвиля – це механічне коливання частинок середовища у формі поширення хвилі. Вона чутлива до зовнішніх перешкод, і зібраний сигнал нестабільний.
⑥Зв'язувальне середовище: ультразвук затухає в повітрі, тоді як він добре поширюється в рідинах і твердих тілах. Для кращого прийому луни між ультразвуковим зондом і вимірюваним об'єктом зазвичай додають рідке зв'язувальне середовище, що не сприяє розробці програми автоматизованого онлайн-контролю.
Інші фактори, такі як зміна фази ультразвуку або спотворення, кривизна, конусність або ексцентриситет поверхні вимірюваного об'єкта, впливатимуть на результати вимірювання.
Можна побачити, що ультразвукове вимірювання товщини має багато переваг. Однак наразі його не можна порівнювати з іншими методами вимірювання товщини через його обмеження.
3.4Uпрогрес у дослідженнях ультразвукового вимірювання товщинизДаченPрецизію
Компанія Dacheng Precision завжди була віддана дослідженням та розробкам. У галузі ультразвукового вимірювання товщини вона також досягла певного прогресу. Деякі результати досліджень наведено нижче.
3.4.1 Експериментальні умови
Анод закріплений на робочому столі, а для вимірювання у фіксованій точці використовується високочастотний ультразвуковий зонд власної розробки.
Рисунок 2 Ультразвукове вимірювання товщини
3.4.2 Експериментальні дані
Експериментальні дані представлені у вигляді A-скану та B-скану. На A-скані вісь X відображає час пропускання ультразвуку, а вісь Y – інтенсивність відбитої хвилі. B-скан відображає двовимірне зображення профілю, паралельне напрямку поширення швидкості звуку та перпендикулярне до вимірюваної поверхні об'єкта, що тестується.
З А-скану видно, що амплітуда повернутої імпульсної хвилі на стику графіту та мідної фольги значно вища, ніж у інших форм хвиль. Товщину графітового покриття можна отримати, розрахувавши акустичний шлях ультразвукової хвилі в графітовій середовищі.
Загалом було протестовано 5 разів дані у двох позиціях, Точці 1 та Точці 2, акустичний шлях графіту в Точці 1 становив 0,0340 мкс, а акустичний шлях графіту в Точці 2 становив 0,0300 мкс, з високою точністю повторюваності.
Рисунок 3 Сигнал А-скану
Рисунок 4. Зображення B-скану
Рис.1 Зображення B-скану площини YZ у форматі X=450
Точка1 X=450 Y=110
Акустичний шлях: 0,0340 мкс
Товщина: 0,0340 (мкм) * 3950 (м/с) / 2 = 67,15 (мкм)
Точка2 X=450 Y=145
Акустичний шлях: 0,0300 мкс
Товщина: 0,0300 (мкм) * 3950 (м/с) / 2 = 59,25 (мкм)
Рисунок 5. Зображення двоточкового тесту
4. Sкороткий викладз літійакумуляторелектрод технологія вимірювання чистого покриття
Технологія ультразвукового контролю, як один з важливих засобів неруйнівного контролю, забезпечує ефективний та універсальний метод оцінки мікроструктури та механічних властивостей твердих матеріалів, а також виявлення їх мікро- та макронеоднорідностей. Зіткнувшись з попитом на онлайн-автоматизоване вимірювання кількості чистого покриття електрода літієвої батареї, метод пропускання променів наразі все ще має більшу перевагу завдяки характеристикам самого ультразвуку та технічним проблемам, які необхідно вирішити.
Dacheng Precision, як експерт у вимірюванні електродів, продовжуватиме проводити поглиблені дослідження та розробку інноваційних технологій, включаючи технологію ультразвукового вимірювання товщини, роблячи свій внесок у розвиток та прориви неруйнівного контролю!
Час публікації: 21 вересня 2023 р.
