1.本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨雙極板近表面裂紋檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2、燃料電池作為一種高效、環(huán)保的發(fā)電裝置，在基站電源、中小型電站、電動(dòng)汽車、后備電源、便攜式電源等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。燃料電池可分為分為質(zhì)子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池、堿性燃料電池、固體氧化物燃料電池、熔鹽燃料電池、微生物燃料電池、生物燃料電池等。材料電池主要由端板、集電板、雙極板、膜電極等。雙極板是燃料電池的支架部分。 主要起支撐、分配和引導(dǎo)氣體、隔離氣體和收集電流的作用。 目前，雙極板的材料主要有兩種：一種是金屬雙極板，另一種是金屬雙極板。 是由石墨制成的雙極板。

3、雙極板的機(jī)械性能、透氣性、耐腐蝕性、導(dǎo)電性、表面接觸電阻作為雙極板的核心指標(biāo)都有嚴(yán)格的要求。 因此，石墨雙極板的加工工藝影響著其能否滿足這些要求。 最終目標(biāo)市場(chǎng)的需求。 大多數(shù)石墨雙極板都是機(jī)械加工的，而國(guó)外廠家可以直接采用壓鑄或膨脹石墨成型。 這個(gè)過程中產(chǎn)生裂紋的原因有很多。 例如，如果糊料中的粘結(jié)劑用量過多或裝料溫度較高，則糊料擠出后的彈性膨脹較大，應(yīng)力消失緩慢，這些都可能導(dǎo)致裂紋。 當(dāng)裝料溫度較高時(shí)，煙氣未完全排除，煙氣滯留在膏體中，也容易產(chǎn)生裂紋。 如果膏體中粘結(jié)劑用量太少或裝料溫度太低，則膏體的可塑性差，膏體之間的結(jié)合力小，難以壓實(shí)，容易產(chǎn)生裂紋。 擠出噴嘴和壓制室溫度過高，靠近擠出噴嘴和壓制室壁的膏體過熱，因此與壓制室中心的膏體溫差較大。 受壓后，兩種籽料以不同的速度被擠壓，擠壓后的產(chǎn)品容易因表面和中心部分的回脹系數(shù)不一致而產(chǎn)生裂紋。 另一方面，擠出噴嘴和壓制室的加熱溫度低，中心的糊料溫度高，也會(huì)產(chǎn)生同樣的效果。 冷卻膏體時(shí)，膏體冷卻不均勻，有時(shí)甚至將已冷卻成硬塊的膏體加入壓制室內(nèi)； 壓制室的加熱不足以在短時(shí)間內(nèi)使糊料溫度均勻。 這種情況下擠壓往往是石墨板表面產(chǎn)生裂紋的原因。 石墨板離開擠壓噴嘴后，應(yīng)有半圓形（對(duì)于圓形截面石墨板）或水平板（對(duì)于方形截面石墨板）接收平臺(tái)支撐。 如果接收平臺(tái)位置不當(dāng)，擠壓后石墨板過度彎曲、下垂也會(huì)造成產(chǎn)品橫向裂紋。

4、目前國(guó)內(nèi)還沒有一套完整的石墨雙極板裂紋檢測(cè)方法和系統(tǒng)，迫切需要計(jì)量部門開展相關(guān)研究。 因此，如何準(zhǔn)確檢測(cè)石墨雙極板近表面裂紋缺陷并構(gòu)建完整的檢測(cè)系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5、為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種石墨雙極板近表面裂紋檢測(cè)方法及系統(tǒng)。 通過該系統(tǒng)，可以在生產(chǎn)過程中客觀地檢測(cè)和選擇存在裂紋問題的石墨雙極板。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

6.本發(fā)明提供了一種用于檢測(cè)石墨雙極板中的近表面裂紋的方法和系統(tǒng)。 我們提出了一種利用渦流檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)石墨雙極板近表面裂紋缺陷的方法。 石墨雙極板是導(dǎo)電材料

而渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有非接觸、穿透力強(qiáng)、響應(yīng)靈敏度高、檢測(cè)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，因此渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是該系統(tǒng)的良好選擇。 雙極板生產(chǎn)過程中，一種規(guī)格的雙極板由一條生產(chǎn)線加工。 固定規(guī)格、完整的雙極板具有固定磁場(chǎng)感應(yīng)信號(hào)、固定尺寸的特點(diǎn)。 該信號(hào)被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中作為缺陷雙極板的比較信號(hào)，并且在計(jì)算機(jī)中設(shè)置雙極板的尺寸。 基于該信息，可以設(shè)計(jì)雙極板的檢測(cè)運(yùn)動(dòng)軌跡。 通過這種方法，可以普遍檢測(cè)出有缺陷的雙極板，并可以校準(zhǔn)缺陷的位置和大小。

7、作為本設(shè)計(jì)的優(yōu)選技術(shù)方案，一種基于石墨雙極板近表面裂紋的檢測(cè)系統(tǒng)，包括：渦流傳感器、支撐桿、石墨雙極板放置槽、傳輸裝置、信號(hào)發(fā)生采集分析系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)。 電渦流傳感器固定安裝在支撐桿上，支撐桿立于石墨雙極板放置槽上。 傳動(dòng)裝置用于裝載石墨雙極板放置槽，負(fù)責(zé)石墨雙極板的移動(dòng)。 信號(hào)發(fā)生采集分析系統(tǒng)分析為電源模塊和數(shù)據(jù)采集分析模塊。 其作用是給傳感器供電。 同時(shí)，數(shù)據(jù)采集分析模塊對(duì)石墨雙極板近表面的缺陷和損傷進(jìn)行采集和分析，可以覆蓋石墨雙極板生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種缺陷。 大小的裂縫。

8、作為本設(shè)計(jì)的優(yōu)選技術(shù)方案，傳動(dòng)裝置通過連接器固定石墨雙極板放置槽，使其面向電渦流傳感器，兩個(gè)自由度靈活控制物理上的石墨雙極板放置槽。空間。 石墨板的位置，即石墨板的運(yùn)動(dòng)軌跡可以在橫向和縱向上進(jìn)行調(diào)整，以滿足石墨板各部位的檢測(cè)要求。

9、作為本設(shè)計(jì)的優(yōu)選技術(shù)方案，信號(hào)發(fā)生、采集和分析系統(tǒng)輸出電渦流傳感器所需的電源，同時(shí)采集電渦流傳感器的電壓信號(hào)，然后使用vc編程同步記錄、顯示、顯示采集到的渦流信號(hào)。 存儲(chǔ)并確保測(cè)量數(shù)據(jù)的后處理，以獲得最終的后處理結(jié)果。 另外，其數(shù)據(jù)采集分析模塊可以接收傳輸裝置的返回參數(shù)，實(shí)現(xiàn)石墨板位移值的反饋。

10、本發(fā)明的有益效果是：

11.1. 設(shè)計(jì)的石墨雙極板近表面裂紋檢測(cè)系統(tǒng)采用低頻渦流穿透技術(shù)檢測(cè)石墨雙極板近表面裂紋質(zhì)量問題。 由于渦流的靈敏度極高，可以方便地檢測(cè)到肉眼看不見的裂紋。 快速篩選出有問題的雙極板，滿足產(chǎn)線檢驗(yàn)要求。

12.2. 信號(hào)采集分析系統(tǒng)通過編程實(shí)現(xiàn)供電功能和數(shù)據(jù)采集分析功能，并通過電子集成技術(shù)將電渦流傳感器、信號(hào)放大器、電源模塊等電子元件集成到一塊板上，使系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)完整、功能齊全。 計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集信號(hào)并處理數(shù)據(jù)，直接顯示裂紋的位置和尺寸信息，替代人工復(fù)核和判斷的任務(wù)。

13.3。 所設(shè)計(jì)的石墨雙極板近表面裂紋檢測(cè)系統(tǒng)中的石墨雙極板放置槽具有大小可調(diào)功能，可用于放置不同規(guī)格的石墨雙極板。 確保系統(tǒng)的通用性。

14.4。 通過對(duì)石墨雙極板裂紋檢測(cè)系統(tǒng)的研究，可以為產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量升級(jí)提供有效的技術(shù)支撐，提高企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)過程中的性能指標(biāo)要求。

附圖說明

15、圖1為本發(fā)明檢測(cè)系統(tǒng)的安裝示意圖。

16、圖2為本發(fā)明傳輸系統(tǒng)的示意圖。

17、圖3為本發(fā)明檢測(cè)系統(tǒng)的工作流程圖。

詳細(xì)方式

18、下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例和附圖對(duì)所述系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步說明，以使本發(fā)明的有益效果更加清楚。

19. 圖1顯示了基于石墨雙極板近表面裂紋的渦流檢測(cè)系統(tǒng)的安裝圖。 該系統(tǒng)包括電渦流傳感器1-1、支撐桿1-2、石墨雙極板放置槽1-3、傳輸裝置1-4、信號(hào)發(fā)生采集分析系統(tǒng)1-5和計(jì)算機(jī)1-6。 電渦流傳感器1-1固定安裝在支撐桿1-2上，傳動(dòng)裝置1-4用于加載石墨雙極板放置槽1-3并負(fù)責(zé)雙極板的運(yùn)動(dòng)。 現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)，調(diào)整雙極板位置，使其面向電渦流傳感器1-1，特別是調(diào)整檢測(cè)信號(hào)時(shí)，可滿足調(diào)整電渦流檢測(cè)裝置與被測(cè)物距離的要求。雙極板。 信號(hào)發(fā)生采集系統(tǒng)1-5分為電源模塊和數(shù)據(jù)采集分析模塊。 數(shù)據(jù)采集??分析模塊預(yù)先采集并分析無(wú)裂紋的石墨雙極板，從而將數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。 每次由電源模塊給傳感器供電并采集檢測(cè)信號(hào)時(shí)，通過與標(biāo)準(zhǔn)雙極板的信號(hào)進(jìn)行比較，檢測(cè)出有裂紋的雙極板。 計(jì)算機(jī)1-6的上位機(jī)程序可以接收傳動(dòng)裝置1-4上的伺服電機(jī)的反饋信息，從而控制傳動(dòng)裝置1-4驅(qū)動(dòng)石墨雙極板運(yùn)動(dòng)，同時(shí)輸出石墨雙極板裝置的位置。 另外，利用vc程序同步記錄、顯示和存儲(chǔ)渦流無(wú)損檢測(cè)裝置采集的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并保證測(cè)量數(shù)據(jù)可以進(jìn)行后處理，最終的數(shù)據(jù)后處理結(jié)果為獲得。

20.圖2為傳輸裝置示意圖。 傳動(dòng)裝置用于調(diào)節(jié)雙極板的位置。 它可以靈活地控制雙極板在二維空間中兩個(gè)自由度（x軸2-3，y軸2-4）的位置，并反饋連接機(jī)構(gòu)（2-2），實(shí)時(shí)整個(gè)裝置的時(shí)間位置信息可以通過其上的伺服電機(jī)（2-1）反饋給上位機(jī)，從而控制兩軸的行走路徑，使雙極板沿著設(shè)定的測(cè)量路徑運(yùn)動(dòng)。 物理空間中的運(yùn)動(dòng)。

21、如圖3所示，本發(fā)明的原理流程是首先通過軟件算法對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行控制和設(shè)置，然后控制傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)路線，通常是S形運(yùn)動(dòng)，因此檢測(cè)板上的每個(gè)位置都可以被檢測(cè)到。 到達(dá)。 其次，渦流檢測(cè)裝置可以通過供電來(lái)檢測(cè)石墨雙極板內(nèi)的磁場(chǎng)分布。 磁場(chǎng)信號(hào)與雙極板的質(zhì)量相對(duì)應(yīng)，并通過信號(hào)線傳輸?shù)叫盘?hào)接收系統(tǒng)。 同時(shí)采用軟件算法控制采樣時(shí)間等參數(shù)，并將信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 無(wú)裂紋石墨板的信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。 通過算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行比較，以檢測(cè)存在質(zhì)量問題的雙極板，并提供相應(yīng)裂紋位置的信息。

22、本發(fā)明具體實(shí)施例如下：

23.1）首先安裝電渦流傳感器1-1，并將其固定在支撐桿1-2上。 選擇一定規(guī)格的石墨板和相應(yīng)的石墨板放置裝置1-3，通過螺釘固定在連接結(jié)構(gòu)2-2上。

24.2）在進(jìn)行測(cè)量工作之前，首先需要將物理空間坐標(biāo)與上位機(jī)程序接口的定位結(jié)果坐標(biāo)進(jìn)行匹配。 將石墨板的長(zhǎng)y寬x和電渦流傳感器的安裝高度z輸入上位機(jī)。 上位機(jī)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)位置轉(zhuǎn)換自動(dòng)匹配石墨板位移算法，將系統(tǒng)輸出石墨板的坐標(biāo)與其物理空間位置坐標(biāo)進(jìn)行匹配。 。

25.3）點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)主機(jī)上的檢測(cè)按鈕，系統(tǒng)開始運(yùn)行。 電渦流傳感器保持靜止，石墨雙極板通過伺服電機(jī)按照算法匹配的運(yùn)動(dòng)路徑按固定程序S形移動(dòng)，保證每個(gè)位置都能被設(shè)備檢測(cè)到。 檢測(cè)到。

26.4)通過信號(hào)接收系統(tǒng)接收檢測(cè)裝置發(fā)出的信號(hào)，通過算法通過上位機(jī)顯示裂紋信息，從而完成石墨板的檢測(cè)和裂紋位置信息的顯示。

27、綜上所述，本發(fā)明提出了一種利用渦流檢測(cè)技術(shù)對(duì)石墨雙極板近表面裂紋缺陷進(jìn)行缺陷檢測(cè)的方法，并設(shè)計(jì)了一種基于石墨雙極板近表面裂紋的渦流檢測(cè)裝置，能夠有裂紋

對(duì)存在質(zhì)量問題的石墨雙極板進(jìn)行檢測(cè)和篩選。 石墨雙極板放置槽可調(diào)節(jié)不同尺寸，可放置不同尺寸的石墨板。 結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以成為石墨雙極板近表面裂紋檢測(cè)的有用工具，方便用戶分析并為操作員提供極大的靈活性。

技術(shù)特點(diǎn)：

1、一種基于石墨雙極板近表面裂紋的檢測(cè)系統(tǒng)，包括渦流傳感器、支撐桿、石墨雙極板放置槽、傳輸裝置、信號(hào)發(fā)生采集分析系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，其特征在于： ：渦流傳感器固定安裝在支撐桿上，立于石墨電極放置槽上。 傳動(dòng)裝置用于控制石墨電極板放置槽的移動(dòng)。 調(diào)整石墨雙極板放置槽以適合各種規(guī)格的雙極板，并采集信號(hào)。 分析系統(tǒng)分為電源模塊和數(shù)據(jù)采集分析模塊。 電源模塊為渦流傳感器供電，數(shù)據(jù)采集分析模塊采集并分析石墨電極表面附近的缺陷和損傷。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨雙極板近表面裂紋檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述傳動(dòng)裝置在裂紋檢測(cè)過程中調(diào)節(jié)石墨雙極板的位置，使其面向渦流傳感器，以2°自由度可以靈活控制雙極板在物理空間中的位置，以滿足空間分辨率的檢測(cè)要求。 3.一種石墨雙極板近表面裂紋的檢測(cè)方法，采用權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的石墨雙極板近表面裂紋檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括以下步驟，步驟一：在進(jìn)行檢測(cè)工作之前，首先需要將物理空間坐標(biāo)與上位機(jī)程序的定位結(jié)果坐標(biāo)進(jìn)行匹配，并將石墨雙極板的基本尺寸信息輸入上位機(jī)。 上位機(jī)根據(jù)尺寸信息分別向前、向后進(jìn)行自我修正。 左右移動(dòng)以校準(zhǔn)到極限。 之后將電渦流傳感器安裝在支撐桿上并擰緊螺紋，使傳感器與雙極板的位置滿足反饋信號(hào)的要求。 這時(shí)候，準(zhǔn)備工作就準(zhǔn)備好了。 第二步：固定好石墨雙極板和電渦流傳感器后，開始測(cè)量工作。 首先，主機(jī)控制雙極板從左上角開始水平運(yùn)行，掃描一條線然后向下移動(dòng)0.5mm。 繼續(xù)水平掃描一行，信號(hào)采集模塊根據(jù)傳輸裝置反饋的運(yùn)動(dòng)信息，每移動(dòng)0.5mm就采集一次信號(hào)，直至掃描完整個(gè)石墨雙極板，完成檢測(cè)工作。 步驟3：根據(jù)傳輸裝置反饋的位置信息和坯料尺寸信息，在上位機(jī)上重建二維圖像，利用三次樣條插值細(xì)化、中值濾波和圖像增強(qiáng)處理提取分割圖像中的缺陷，并消除缺陷。 將信息和石墨雙極板編號(hào)填入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行記錄。 最后根據(jù)完整石墨雙極板數(shù)據(jù)給出測(cè)量報(bào)告，與測(cè)量的模型完整性信息進(jìn)行比對(duì)，反饋缺陷檢測(cè)報(bào)告。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種檢測(cè)石墨雙極板近表面裂紋的方法和系統(tǒng)。 檢測(cè)系統(tǒng)包括：渦流傳感器、支撐桿、石墨雙極板放置槽、傳輸裝置、信號(hào)發(fā)生采集分析系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)。 其特點(diǎn) 電渦流傳感器固定安裝在支撐桿上，立于石墨電極板放置槽上。 傳動(dòng)裝置用于控制石墨電極放置槽的運(yùn)動(dòng)。 石墨雙極板放置槽通過調(diào)整大小，可適合各種規(guī)格的雙極板。 該板、信號(hào)發(fā)生、采集和分析系統(tǒng)分為電源模塊和數(shù)據(jù)采集和分析模塊。 電源模塊為電渦流傳感器供電，數(shù)據(jù)采集分析模塊采集分析石墨電極表面附近的缺陷和損傷情況。 該系統(tǒng)可以檢測(cè)石墨雙極板生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種尺寸的裂紋。 各種大小的裂縫。 各種大小的裂縫。

技術(shù)研發(fā)人員：唐嘉軒

受保護(hù)技術(shù)使用者：中國(guó)計(jì)量大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2022年4月27日

技術(shù)公告日期：2022年7月29日