超声波测厚技术
1.l 的需求锂电池电极 净涂层测量
锂电池电极由集流体、A面涂层和B面涂层组成。涂层厚度均匀性是锂电池电极的核心控制参数，对锂电池的安全性、性能和成本有着至关重要的影响。因此，锂电池生产过程中对检测设备的要求很高。
2.X射线透射法 见面ing极限容量
大成精密是国际领先的系统化电极测量解决方案提供商，经过十余年的研发，拥有X/β射线面密度仪、激光测厚仪、CDM厚度面密度一体仪等一系列高精度、高稳定性的测量设备，能够实现锂离子电池电极净涂覆量、厚度、减薄区厚度、面密度等核心指标的在线监测。
此外，大成精密也在进行无损检测技术的变革，推出了基于固态半导体探测器的超级X射线面密度仪和基于红外光谱吸收原理的红外测厚仪，可以精确测量有机材料的厚度，精度优于进口设备。
图1 超级X射线面密度仪
3.超声波t厚度m测量t技术
大成精密一直致力于创新技术的研发，除了上述无损检测解决方案外，还在研发超声波测厚技术。与其他检测解决方案相比，超声波测厚具有以下特点。
3.1超声波测厚原理
超声波测厚仪是基于超声波脉冲反射法的原理来测量厚度的。当探头发射的超声波脉冲穿过被测物体到达材料界面时，脉冲波被反射回探头。通过精确测量超声波的传播时间，即可确定被测物体的厚度。
H=1/2*(V*t)
几乎所有由金属、塑料、复合材料、陶瓷、玻璃、玻璃纤维或橡胶制成的产品都可以用这种方法测量，可广泛应用于石油、化工、冶金、船舶、航空、航天等领域。
3.2A优势你的超声波测厚
传统方案是采用射线透射法测量总涂层量，然后通过减法计算出锂电池电极净涂层量的数值，而超声波测厚仪由于测量原理不同，可以直接测量该数值。
①超声波由于波长较短，穿透性强，适用材料范围广。
②超声波声束能集中在特定的方向，并且在介质中沿直线传播，具有良好的指向性。
③ 无辐射，不用担心安全问题。
然而，尽管超声波测厚有着如此的优势，但与大成精密已经推向市场的几项测厚技术相比，超声波测厚的应用还存在以下一些局限性。
3.3 超声波测厚的应用局限性
①超声波换能器：超声波换能器，也就是上文提到的超声波探头，是超声波检测仪的核心部件，能够发射和接收脉冲波。其工作频率和定时精度等核心指标决定了厚度测量的精度。目前高端超声波换能器仍依赖进口，价格昂贵。
②材料均匀性：如基本原理中所述，超声波在材料界面处会发生反射。反射是由于声阻抗的突变引起的，而声阻抗的均匀性则由材料的均匀性决定。如果被测材料不均匀，回波信号会产生很大的噪声，影响测量结果。
③ 粗糙度：被测物体表面粗糙，会造成反射回波信号低，甚至无法接收到回波信号；
④温度：超声波的本质是介质粒子的机械振动以波的形式传播，这离不开介质粒子之间的相互作用。介质粒子本身热运动的宏观表现就是温度，而热运动自然会影响介质粒子之间的相互作用。因此温度对测量结果有很大的影响。
对于传统的基于脉冲回波原理的超声波测厚仪来说，人的手部温度会影响探头温度，从而导致仪表零点漂移。
⑤稳定性：声波是以波的形式传播的介质粒子的机械振动，容易受到外界干扰，采集到的信号不稳定。
⑥耦合介质：超声波在空气中会衰减，而在液体和固体中能很好地传播。为了更好地接收回波信号，通常在超声波探头与被测物体之间增加液体耦合介质，这不利于在线自动化检测方案的开展。
其他因素，例如超声波相位反转或畸变，被测物体表面的曲率、锥度或偏心等都会影响测量结果。
可见，超声波测厚具有诸多优点，但由于其局限性，目前还无法与其他测厚方法相比。
3.4U超声波测厚研究进展的大成P裁定
大成精密一直致力于研发，在超声波测厚领域也取得了一些进展，部分研究成果如下。
3.4.1 实验条件
阳极固定在工作台上，采用自主研发的高频超声波探头进行定点测量。
图2 超声波测厚
3.4.2 实验数据
实验数据以A扫描和B扫描的形式呈现。A扫描中，X轴表示超声波传输时间，Y轴表示反射波强度。B扫描显示的是平行于声速传播方向、垂直于被测物体测量表面的剖面二维图像。
从A扫描结果可以看出，在石墨与铜箔交界处返回的脉冲波的振幅明显高于其他波形，通过计算超声波在石墨介质中的声程可以得到石墨涂层的厚度。
在Point1和Point2两个位置共测试5次数据，Point1处石墨声程为0.0340us，Point2处石墨声程为0.0300us，重复性精度高。
图3 A扫描信号
图4 B扫描图像
图1 X=450，YZ平面B扫描图像
点1 X=450 Y=110
声程：0.0340 us
厚度：0.0340(us)*3950(m/s)/2=67.15(μm)
点2 X=450 Y=145
声程：0.0300us
厚度：0.0300(us)*3950(m/s)/2=59.25(μm)
图5 双点测试图像
4. S摘要的 l锂电池电极 净涂层测量技术
超声波检测技术作为无损检测技术的重要手段之一，为评价固体材料的微观组织和力学性能，检测其微观和宏观不连续性提供了一种有效、普适的方法。面对锂电池电极净涂覆量在线自动化测量的需求，由于超声波本身的特点以及尚待解决的技术问题，射线透射法目前仍具有较大的优势。
大成精密作为电极测量专家，将继续深入研究和开发包括超声波测厚技术在内的创新技术，为无损检测的发展和突破贡献力量！
发布时间：2023年9月21日
