[发明专利]一种通过磁饱和特性测量吸波涂层厚度的方法

说明书

本发明公开了一种通过磁饱和特性测量吸波涂层厚度的方法，先根据激励线圈、铁芯、磁传感器和被测试件等搭建吸波涂层厚度测量模型，测量模型搭建完成后，依次增大激励线圈中的电流，当测量磁性图层达到磁饱和状态时，通过磁传感器测量出设置点处的磁感应强度，并记录下此时的电流，以及移除被测试件后设置点的磁感应强度，然后根据测量模型，构建设置点处的磁感应强度数学模型，最后反解磁感应强度数学模型得到涂层厚度。

技术领域

本发明属于吸波涂层厚度测量技术领域，更为具体地讲，涉及一种通过磁饱和特性测量吸波涂层厚度的方法。

背景技术

世界各大军事强国都在针对隐身和反隐身技术不断研发新的技术，试图在这场事关国防安全的竞争中取得先机。在隐身技术中，掌握先进的吸波材料涂层技术是掌握隐身技术的关键。吸波材料是指能吸收或者大幅度减弱投射到它表面的电磁波能量，从而减少电磁波干扰的一类材料。根据吸波机理的不同，可以分为电损耗型和磁损耗型。前者大多采用导电碳黑或者石墨，后者通常采用铁的混合物等，如铁氧体和羰基铁。本发明专利所针对的测厚对象就是磁损耗型材料，其材料具有一定的铁磁性，并且具备磁饱和这一特性。

根据磁损耗型吸波涂层的吸波机理，涂层材料的电磁参数、涂层的组成结构和涂层的厚度等决定了涂层的吸波性能。以单层结构均匀的吸波涂层来说，其电磁参数(ε_r,μ_r)一定时，对吸波性能其决定作用的参数是涂层厚度。单层涂层达到薄(厚度)、轻(重量)、宽(频带)、强吸收等要求至关重要。吸波涂层厚度太薄时，吸波和隐身效果非常有限，过厚时则会增加隐形战机的整体重量，其机动性能和燃油消耗会大大增加。综上所述，在对隐形战机吸波涂层施工和质量评估中，其厚度是一项及其重要的设计和检测指标。

以单层结构均匀的涂层来说，根据基体材料的不同，可以分为磁性基体和非磁性基体。本专利所针对的测厚对象是非磁性基体磁性涂层材料。由于破坏法测厚会对战机表面造成不可逆转的损环，所以在实际的测厚场合都是采用非破坏法，也就是无损检测。常见的无损检测方法有磁性法、涡流法、双光束显微镜法等。磁性法是利用吸波涂层材料的磁性与探头内部的永磁体互相产生相互吸引，从而拉动探头内部的悬臂梁发生形变，通过悬臂梁上的压电应变片产生相应的形变输出一个与磁力相关的电压，从而获得涂层的厚度信息。由于悬臂梁自身受到重力的影响，测厚时，探头的摆放位置会对悬臂梁形变产生较大的影响，从而对测厚准确性造成较大影响。涡流法只能针对于基体的导电率远大于涂层的情况下进行使用，当基体和涂层材料导电率差距不大时，会对测厚准确性有较大的影响。

随着各种隧道磁电阻(TMR)效应、霍尔效应等物理现象的发现，各种磁传感器的应用越来越广。在无损检测领域出现了越来越多的利用磁传感器感知各种物理参数的仪器。对于所研究的磁损耗型吸波材料，其具有高饱和磁化强度和电导率，作为吸波材料时具有较大的磁损耗和介电损耗，因此对电磁波的吸收能力很强。

由于磁性吸波涂层较为独特的电磁特性，因此，可以考虑利用磁传感器来感知其厚度变化所带来的空间电磁特性的改变，从而对其厚度进行无损检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过磁饱和特性测量吸波涂层厚度的方法，利用磁性涂层磁化后的二次场以及磁饱和效应来实时测量被测试件的厚度。

为实现上述发明目的，本发明一种通过磁饱和特性测量吸波涂层厚度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、建立测厚模型

(1.1)、在激励线圈中插入铁芯，在铁芯垂线方向，距离铁芯下端探头l处设置点a，用于放置磁传感器；当激励线圈上电后，通过磁传感器测量出点a处的磁感应强度，记为B₁；