基于阻抗分离法的汽车漆膜厚度涡流检测技术研究

论文摘要

漆膜对汽车具有装饰性和防护性双重作用,但如果漆膜厚度不适当将导致种种漆膜缺陷,所以对漆膜厚度进行监测控制具有重要意义。其中涡流法漆膜测厚仪目前在汽车涂装工艺中的应用非常广泛,是重要的汽车漆膜厚度检测技术。本文首先介绍了汽车涂装中漆膜检测的意义,以及国内外各种适于汽车漆膜厚度检测的方法的发展状况。通过对汽车基体材料的发展趋势,以及各种原理漆膜测厚仪优缺点的分析和总结,阐述了本文利用涡流法传感器作为汽车漆膜厚度检测的理由。从解决针对汽车漆膜检测的传感器探头设计、和消除基体材料性质对涡流传感器的影响两个问题入手,以仿真和实验相结合的手段对涡流传感器进行了研究。通过对涡流传感器进行建模仿真,得到了各种影响涡流效应参数的变化规律,并针对被测汽车基体和漆膜的特点,确定了涡流探头的几何参数及其工作频率。通过对探头线圈仿真中得到的阻抗特性曲线的分析,得到了检测距离和特性曲线之间的变化规律,提出了利用阻抗分离法设计检测电路的涡流传感器检测方案,从而消除了被测汽车基体材料对涡流传感器性能的影响,同时根据检测方案完成了检测电路的设计和单片机处理程序的编写。搭建试验平台对涡流探头和检测电路性能进行评估。对传感探头的灵敏度、量程内的线性度、精度等指标以及阻抗实部虚部信号进行了分析。通过分析阻抗特性曲线,提取出与基体材料无关的参数并对其进行拟合,得到了传感器输入与输出的关系。实验证明该基于阻抗分离法的汽车漆膜厚度涡流传感器达到了预期的性能,该传感器可以有效的对多种汽车基体的漆膜厚度进行检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 第2章 影响汽车漆膜涡流检测的相关因素分析
• 2.1 电涡流检测方法分析
• 2.1.1 基于电涡流法的传感器检测技术
• 2.1.2 利用等效电路分析涡流传感器
• 2.1.3 检测距离对传感器阻抗的影响
• 2.1.4 输入频率对传感器的影响
• 2.1.5 电涡流的趋肤效应
• 2.1.6 被测表面尺寸及平整度对传感器的影响
• 2.2 汽车车身基体材料及漆膜材料
• 2.2.1 汽车车身基体材料简介
• 2.2.2 汽车漆膜组成及其性质
• 2.3 本章小结
• 第3章 电涡流传感器的设计与仿真
• 3.1 涡流传感器有限元模型的建立
• 3.1.1 几何建模
• 3.1.2 选择单元类型
• 3.1.3 定义实常数和材料属性
• 3.1.4 划分网格定义边界条件
• 3.1.5 求解
• 3.2 辅以仿真手段确定传感器相关的参数
• 3.2.1 对传感器内外径变化的仿真分析
• 3.2.2 传感器外半径的确定
• 3.2.3 传感器线圈厚度的确定
• 3.2.4 传感器内半径的确定
• 3.2.5 工作频率的确定
• 3.3 传感器阻抗特性的仿真分析
• 3.3.1 同一检测距离下阻抗实部和虚部变化规律
• 3.3.2 材料和距离均变化时阻抗变化规律统计
• 3.4 本章小结
• 第4章 传感器检测电路设计
• 4.1 检测电路模块设计
• 4.1.1 涡流检测电路设计算法
• 4.1.2 阻抗分离法的漆膜厚度检测电路
• 4.1.3 移相电路模块
• 4.1.4 恒流源电路模块
• 4.1.5 相敏检波电路模块
• 4.2 软件设计
• 4.3 检测电路抗干扰措施
• 4.4 本章小结
• 第5章 电涡流传感器实验结果分析
• 5.1 实验器材及原理
• 5.2 实验步骤
• 5.3 实验数据处理与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢