1.本發(fā)明涉及無損檢測領域，具體涉及一種石墨雙極板近表面裂紋檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術：

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、電動汽車、后備電源、便攜式電源等方面具有廣闊的應用前景。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、雙極板的機械性能、透氣性、耐腐蝕性、導電性、表面接觸電阻作為雙極板的核心指標都有嚴格的要求。 因此，石墨雙極板的加工工藝影響著其能否滿足這些要求。 最終目標市場的需求。 大多數(shù)石墨雙極板都是機械加工的，而國外廠家可以直接采用壓鑄或膨脹石墨成型。 這個過程中產(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，應力消失緩慢，這些都可能導致裂紋。 當裝料溫度較高時，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，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，也會產(chǎn)生同樣的效果。 冷卻膏體時，膏體冷卻不均勻，有時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，應有半圓形（對于圓形截面石墨板）或水平板（對于方形截面石墨板）接收平臺支撐。 如果接收平臺位置不當，擠壓后石墨板過度彎曲、下垂也會造成產(chǎn)品橫向裂紋。

4、目前國內(nèi)還沒有一套完整的石墨雙極板裂紋檢測方法和系統(tǒng)，迫切需要計量部門開展相關研究。 因此，如何準確檢測石墨雙極板近表面裂紋缺陷并構建完整的檢測系統(tǒng)具有深遠的意義。

技術實現(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)過程中客觀地檢測和選擇存在裂紋問題的石墨雙極板。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

6.本發(fā)明提供了一種用于檢測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技術來檢測石墨雙極板近表面裂紋缺陷的方法。 石墨雙極板是導電材料

而渦流無損檢測技術具有非接觸、穿透力強、響應靈敏度高、檢測準確等優(yōu)點，因此渦流無損檢測技術是該系統(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感應信號、固定尺寸的特點。 該信號被存儲在計算機中作為缺陷雙極板的比較信號，并且在計算機中設置雙極板的尺寸。 基于該信息，可以設計雙極板的檢測運動軌跡。 通過這種方法，可以普遍檢測出有缺陷的雙極板，并可以校準缺陷的位置和大小。

7、作為本設計的優(yōu)選技術方案，一種基于石墨雙極板近表面裂紋的檢測系統(tǒng)，包括：渦流傳感器、支撐桿、石墨雙極板放置槽、傳輸裝置、信號發(fā)生采集分析系統(tǒng)和計算機。 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。 傳動裝置用于裝載石墨雙極板放置槽，負責石墨雙極板的移動。 信號發(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，數(shù)據(jù)采集分析模塊對石墨雙極板近表面的缺陷和損傷進行采集和分析，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、作為本設計的優(yōu)選技術方案，傳動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，即石墨板的運動軌跡可以在橫向和縱向上進行調(diào)整，以滿足石墨板各部位的檢測要求。

9、作為本設計的優(yōu)選技術方案，信號發(fā)生、采集和分析系統(tǒng)輸出電渦流傳感器所需的電源，同時采集電渦流傳感器的電壓信號，然后使用vc編程同步記錄、顯示、顯示采集到的渦流信號。 存儲并確保測量數(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. 設計的石墨雙極板近表面裂紋檢測系統(tǒng)采用低頻渦流穿透技術檢測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)線檢驗要求。

12.2. 信號采集分析系統(tǒng)通過編程實現(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將電渦流傳感器、信號放大器、電源模塊等電子元件集成到一塊板上，使系統(tǒng)變得簡單結(jié)構完整、功能齊全。 計算機自動采集信號并處理數(shù)據(jù)，直接顯示裂紋的位置和尺寸信息，替代人工復核和判斷的任務。

13.3。 所設計的石墨雙極板近表面裂紋檢測系統(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。 通過對石墨雙極板裂紋檢測系統(tǒng)的研究，可以為產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量升級提供有效的技術支撐，提高企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)過程中的性能指標要求。

附圖說明

15、圖1為本發(fā)明檢測系統(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)明檢測系統(tǒng)的工作流程圖。

詳細方式

18、下面結(jié)合本發(fā)明的具體實施例和附圖對所述系統(tǒng)進行進一步說明，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、信號發(fā)生采集分析系統(tǒng)1-5和計算機1-6。 電渦流傳感器1-1固定安裝在支撐桿1-2上，傳動裝置1-4用于加載石墨雙極板放置槽1-3并負責雙極板的運動。 現(xiàn)場檢查時，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)整檢測信號時，可滿足調(diào)整電渦流檢測裝置與被測物距離的要求。雙極板。 信號發(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??分析模塊預先采集并分析無裂紋的石墨雙極板，從而將數(shù)據(jù)信息存儲在存儲器中。 每次由電源模塊給傳感器供電并采集檢測信號時，通過與標準雙極板的信號進行比較，檢測出有裂紋的雙極板。 計算機1-6的上位機程序可以接收傳動裝置1-4上的伺服電機的反饋信息，從而控制傳動裝置1-4驅(qū)動石墨雙極板運動，同時輸出石墨雙極板裝置的位置。 另外，利用vc程序同步記錄、顯示和存儲渦流無損檢測裝置采集的檢測數(shù)據(jù)，并保證測量數(shù)據(jù)可以進行后處理，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自由度（x軸2-3，y軸2-4）的位置，并反饋連接機構（2-2），實時整個裝置的時間位置信息可以通過其上的伺服電機（2-1）反饋給上位機，從而控制兩軸的行走路徑，使雙極板沿著設定的測量路徑運動。 物理空間中的運動。

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電控系統(tǒng)進行控制和設置，然后控制傳動裝置的運動路線，通常是S形運動，因此檢測板上的每個位置都可以被檢測到。 到達。 其次，渦流檢測裝置可以通過供電來檢測石墨雙極板內(nèi)的磁場分布。 磁場信號與雙極板的質(zhì)量相對應，并通過信號線傳輸?shù)叫盘柦邮障到y(tǒng)。 同時采用軟件算法控制采樣時間等參數(shù)，并將信號傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 無裂紋石墨板的信號存儲在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。 通過算法對信號進行比較，以檢測存在質(zhì)量問題的雙極板，并提供相應裂紋位置的信息。

22、本發(fā)明具體實施例如下：

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)格的石墨板和相應的石墨板放置裝置1-3，通過螺釘固定在連接結(jié)構2-2上。

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

25.3）點擊計算機主機上的檢測按鈕，系統(tǒng)開始運行。 電渦流傳感器保持靜止，石墨雙極板通過伺服電機按照算法匹配的運動路徑按固定程序S形移動，保證每個位置都能被設備檢測到。 檢測到。

26.4)通過信號接收系統(tǒng)接收檢測裝置發(fā)出的信號，通過算法通過上位機顯示裂紋信息，從而完成石墨板的檢測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技術對石墨雙極板近表面裂紋缺陷進行缺陷檢測的方法，并設計了一種基于石墨雙極板近表面裂紋的渦流檢測裝置，能夠有裂紋

對存在質(zhì)量問題的石墨雙極板進行檢測和篩選。 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。

技術特點：

1、一種基于石墨雙極板近表面裂紋的檢測系統(tǒng)，包括渦流傳感器、支撐桿、石墨雙極板放置槽、傳輸裝置、信號發(fā)生采集分析系統(tǒng)和計算機，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。 傳動裝置用于控制石墨電極板放置槽的移動。 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。 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)權利要求1所述的石墨雙極板近表面裂紋檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述傳動裝置在裂紋檢測過程中調(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要求。 3.一種石墨雙極板近表面裂紋的檢測方法，采用權利要求1-2任一項所述的石墨雙極板近表面裂紋檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括以下步驟，步驟一：在進行檢測工作之前，首先需要將物理空間坐標與上位機程序的定位結(jié)果坐標進行匹配，并將石墨雙極板的基本尺寸信息輸入上位機。 上位機根據(jù)尺寸信息分別向前、向后進行自我修正。 左右移動以校準到極限。 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的要求。 這時候，準備工作就準備好了。 第二步：固定好石墨雙極板和電渦流傳感器后，開始測量工作。 首先，主機控制雙極板從左上角開始水平運行，掃描一條線然后向下移動0.5mm。 繼續(xù)水平掃描一行，信號采集模塊根據(jù)傳輸裝置反饋的運動信息，每移動0.5mm就采集一次信號，直至掃描完整個石墨雙極板，完成檢測工作。 步驟3：根據(jù)傳輸裝置反饋的位置信息和坯料尺寸信息，在上位機上重建二維圖像，利用三次樣條插值細化、中值濾波和圖像增強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填入數(shù)據(jù)庫進行記錄。 最后根據(jù)完整石墨雙極板數(shù)據(jù)給出測量報告，與測量的模型完整性信息進行比對，反饋缺陷檢測報告。

技術總結(jié)

本發(fā)明涉及一種檢測石墨雙極板近表面裂紋的方法和系統(tǒng)。 檢測系統(tǒng)包括：渦流傳感器、支撐桿、石墨雙極板放置槽、傳輸裝置、信號發(fā)生采集分析系統(tǒng)和計算機。 其特點 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。 傳動裝置用于控制石墨電極放置槽的運動。 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。

技術研發(fā)人員：唐嘉軒

受保護技術使用者：中國計量大學

技術研發(fā)日：2022年4月27日

技術公告日期：2022年7月29日