一种电容传感器金属材料表面缺陷检测方法.pdf

《一种电容传感器金属材料表面缺陷检测方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2014年第33卷第12期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)127DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)12-0127--03一种电容传感器金属材料表面缺陷检测方法康宜华，叶志坚，孙燕华，李冬林(华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北武汉430074)摘要：基于电容传感器原理，实现了一种简单有效的金属材料表面缺陷检测方法。首先介绍了电容传感器的工作原理，描述了单电极传感器用于检测金属材料表面缺陷时的基本方法

2、，并给出了相应的电路模型。设计了系列实验验证该检测方法的可行性。实验结果表明：电容传感器对金属材料表面缺陷较敏感，通过单片集成电场成像集成器件MC33794能够快速简单实现该检测方法，为金属材料表面缺陷(如腐蚀)提供了一种快速、便捷、有效的检测方法。关键词：电容传感器；金属材料；共面电容；电场；腐蚀中图分类号：TG115文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)12-0127-03Asurfacedefectdetecti0nmethodformetalmaterial●●·usin

3、gcapacitiveSenS0rKANGYi—hua，YEZhi—jian，SUNran—hua，LIDong-lin(StateKeyLaboratoryofDigitalManufacturingEquipment&Technology，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Proposeasimpleandeffectivesurfacedefectdetectionmethodformet

4、almaterial，basedonprincipleofcapacitivesensor．Workingprincipleofcapacitivesensorisintroduced，basicmethodsurfacedefectdetectingofmetalmaterial，utilizingsingleelectrodesensorisdescribedandthecorrespondingcircuitmodelisprovided．Aseriesofexperimentsarede

5、signedtoverifythefeasibilityofthismethod．Theexperimentalresultsshowthatcapacitivesensorissensitivetosurfacedefectofmetalmaterial，thedetectionmethodcanbequicklyandeasilyimplementedthroughmonolithicintegratedelectricfieldimagingintegrateddeviceMC33794，

6、whichprovidesaquick，convenientandeffectivedetectionmethodforsurfacedefects(suchascorrosion)formetalmateria1．Keywords：capacitivesensor；metalmaterial；eoplanarcapacitor；electricfield；corosion0引言理图。由于金属材料的高导电性，驱动电极产生的电场不电容成像技术作为一种比较成熟的无损检测方能渗透到工件内部，而是终止于

7、工件表面。电场的作用让法∽，已经广泛用于触摸屏设计和电容层析成像t，电荷定向移动并聚集到工件表面，整个工件导体时等势体，也有人开始利用这种技术进行金属材料腐蚀缺陷的检工件表面为等势面。因此，只有金属工件表面特征(如腐测E8,93，但该检测方法的实施一般需要配套比较昂贵的设蚀、裂缝等)会引起电场扰动，改变电容传感器极板电荷备(如信号发生器、电荷放大器、锁相放大器等)1-，严量，最终影响电容传感器电容量的大小，图i中可以看到，重制约了该技术的推广。电场线起始于驱动电极，终止于工件表面。针对金属构件表

8、面缺陷，本文提出一种单电极模式电容1．2等效电路模型传感器检测方法，分析了电容传感器用于金属材料腐蚀缺陷单电极驱动时，在电容传感器产生电场作用区域内，被检测基本工作原理，采用电场成像集成器件MC．33794¨1作检测金属工件整个表面形成等势面。由于导体工件不是无为检测工具，通过系列实验证实了该检测方法的可行性。限大，工件接地或悬空时，该等势面势必会影响电容传感器1检测原理与电路模型的电容量，从而影响检测信号的大小和信噪比。1．1单电极电容传感器检测原理图2为导体工件接地时检测示意图和相应电路模型