本发明专利技术涉及一种非接触式快速测量金属板透入深度的装置及方法，属于电磁兼容领域，在金属板的一侧放置一个磁场发射线圈，另一侧放置一个磁场接收线圈，切换放置同种材质、不同厚度的金属板，并通过对比接收线圈的感应电压差异，计算同一信号频率下的透入深度，测取多个频点下的信息，简便、快速得到金属板的透入深度曲线。深度曲线。深度曲线。
【技术实现步骤摘要】
一种非接触式快速测量金属板透入深度的装置及方法
[0001]本专利技术涉及电磁兼容领域，特别是涉及一种非接触式快速测量金属板透入深度的装置及方法。
技术介绍
[0002]从理论上和实践上电磁场屏蔽问题都颇受关注，导体通常作为良好的屏蔽体，其对电磁骚扰的屏蔽实质有一部分是电磁波和导体的相互作用而引发的趋肤效应。电磁波在导体中传播时，其振幅不断衰减，为了衡量电磁波在金属板中的衰减程度，通常把场强振幅衰减到表面处振幅1/e的深度称为透入深度d。影响电磁波透入深度的物理特性表征量有：频率（f）、磁导率（μ）、电导率（γ）。即不同良导体、不同频率，其透入深度亦不同。
[0003]透入深度是分析导体交流阻抗、电流分布和电磁屏蔽效能的重要指标参数，和涡流损耗有着密不可分的联系，因此测量金属板的透入深度在实际生活中十分必要。由电磁学知识可以知道，简单地运用经典理论公式计算透入深度通常须以已知材料属性、电源频率等条件为前提。然而如今很多新型复合材料的物理特性很难在短时间内被精准确认，电磁环境呈现出复杂的时空特性。高端定制的智能仪器设备满足了接触式测量透入深度的需求，但是用户一方面需要承受其高昂的研发运维成本，另一方面，在对实验操作要求相当严苛的运行工况下，测量系统往往无法和试品直接接触，所以这种目前流行的技术在获取金属板的透入深度时代价高、难度大，在应用范围上受限严重。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种非接触式快速测量金属板透入深度的装置及方法，以简便、快速测量金属板的透入深度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种非接触式快速测量金属板透入深度的装置，所述装置包括：低频信号发生器、发射环、接收感应线圈、频谱分析仪和透入深度计算模块；发射环和接收感应线圈分别相对设置在待测金属板的两侧；低频信号发生器与发射环连接，接收感应线圈与频谱分析仪连接；所述低频信号发生器用于产生预设频率的信号，并将预设频率的信号传输至发射环；所述发射环用于按照预设频率的信号释放电磁脉冲，形成磁场；所述接收感应线圈用于在所述磁场中产生感应电压；所述频谱分析仪用于接收所述感应电压后显示感应电压的波形；所述透入深度计算模块用于根据所述感应电压的波形确定待测金属板的透入深度曲线。
[0006]可选的，所述待测金属板为正方形金属板；所述正方形金属板的边长大于发射环直径的3倍且大于发射环到所述正方形金属
板距离的3倍。
[0007]可选的，所述发射环和所述接收感应线圈的轴线重合，重合的轴线到待测金属板中轴线的距离小于距离阈值。
[0008]可选的，所述透入深度计算模块包括：感应电压获取单元，用于在低频信号发生器产生同一种频率的信号过程中保持低频信号发生器的输出电压不变的基础上，获取同一信号频率下待测金属板在两种不同厚度时的感应电压；透入深度计算单元，用于根据同一信号频率下两种不同厚度时的感应电压，利用透入深度计算公式，计算同一信号频率下的透入深度测量值；所述透入深度计算公式通过做商比较法确定；循环单元，用于改变信号频率，重复以上步骤，获得每种信号频率下的透入深度测量值；绘制单元，用于根据多种信号频率下的透入深度测量值，以信号频率为横坐标，透入深度测量值为纵坐标绘制待测金属板的透入深度曲线。
[0009]一种非接触式快速测量金属板透入深度的方法，所述方法应用前述的装置，所述方法包括：在低频信号发生器产生同一种频率的信号过程中保持低频信号发生器的输出电压不变，并获取同一信号频率下待测金属板在两种不同厚度时的感应电压；根据同一信号频率下两种不同厚度时的感应电压，利用透入深度计算公式，计算同一信号频率下的透入深度测量值；所述透入深度计算公式通过做商比较法确定；改变信号频率，重复以上步骤，获得每种信号频率下的透入深度测量值；根据多种信号频率下的透入深度测量值，以信号频率为横坐标，透入深度测量值为纵坐标绘制待测金属板的透入深度曲线。
[0010]可选的，所述获取同一信号频率下待测金属板在两种不同厚度时的感应电压，具体包括：获取同一信号频率下待测金属板在两种不同厚度时的感应电压的波形峰值；所述波形峰值的单位为dBmv；利用公式，对感应电压的波形峰值进行单位的转换。
[0011]可选的，所述透入深度计算公式的确定过程为：建立同一信号频率下待测金属板在两种不同厚度时的感应电压关系式分别为和；其中，E1为待测金属板在厚度d1时的感应电压，E2为待测金属板在厚度d2时的感应电压，E0为低频信号发生器的输出电压，k为比例系数，d为透入深度测量值；采用做商比较法，获得同一信号频率下两种不同厚度时的感应电压比值为；
根据所述感应电压比值，确定同一信号频率下的透入深度计算公式为。
[0012]可选的，所述根据同一信号频率下两种不同厚度时的感应电压，利用透入深度计算公式，计算同一信号频率下的透入深度测量值，之后还包括：在低频信号发生器产生同一种频率的信号过程中保持低频信号发生器的输出电压不变，并获取同一信号频率下待测金属板在厚度d3时的感应电压；根据同一信号频率下厚度d2时的感应电压和厚度d3时的感应电压，利用透入深度计算公式，计算同一信号频率下厚度d2、d3对应的透入深度测量值；计算同一信号频率下厚度d1、d2对应的透入深度测量值和厚度d2、d3对应的透入深度测量值的平均值，并将平均值作为同一信号频率下的透入深度测量值。
[0013]可选的，所述根据同一信号频率下两种不同厚度时的感应电压，利用透入深度计算公式，计算同一信号频率下的透入深度测量值，之后还包括：利用公式d'=，计算同一信号频率下的透入深度理论值；其中，d'为透入深度理论值，ω为角频率，ω=2πf，f为信号频率，μ为待测金属板的磁导率，γ为待测金属板的电导率；计算同一信号频率下的透入深度理论值与同一信号频率下的透入深度测量值的相对误差。
[0014]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开一种非接触式快速测量金属板透入深度的装置及方法，在金属板的一侧放置一个磁场发射线圈，另一侧放置一个磁场接收线圈，切换放置同种材质、不同厚度的金属板，并通过对比接收线圈的感应电压差异，计算同一信号频率下的透入深度，测取多个频点下的信息，简便、快速得到金属板的透入深度曲线。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术提供的一种非接触式快速测量金属板透入深度的装置的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种非接触式快速测量金属板透入深度的方法的流程图；图3为本专利技术实施例1提供的透入深度对比曲线图；图4为本专利技术实施例2提供的透入深度对比曲线图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非接触式快速测量金属板透入深度的装置，其特征在于，所述装置包括：低频信号发生器、发射环、接收感应线圈、频谱分析仪和透入深度计算模块；发射环和接收感应线圈分别相对设置在待测金属板的两侧；低频信号发生器与发射环连接，接收感应线圈与频谱分析仪连接；所述低频信号发生器用于产生预设频率的信号，并将预设频率的信号传输至发射环；所述发射环用于按照预设频率的信号释放电磁脉冲，形成磁场；所述接收感应线圈用于在所述磁场中产生感应电压；所述频谱分析仪用于接收所述感应电压后显示感应电压的波形；所述透入深度计算模块用于根据所述感应电压的波形确定待测金属板的透入深度曲线。2.根据权利要求1所述的非接触式快速测量金属板透入深度的装置，其特征在于，所述待测金属板为正方形金属板；所述正方形金属板的边长大于发射环直径的3倍且大于发射环到所述正方形金属板距离的3倍。3.根据权利要求1所述的非接触式快速测量金属板透入深度的装置，其特征在于，所述发射环和所述接收感应线圈的轴线重合，重合的轴线到待测金属板中轴线的距离小于距离阈值。4.根据权利要求1所述的非接触式快速测量金属板透入深度的装置，其特征在于，所述透入深度计算模块包括：感应电压获取单元，用于在低频信号发生器产生同一种频率的信号过程中保持低频信号发生器的输出电压不变的基础上，获取同一信号频率下待测金属板在两种不同厚度时的感应电压；透入深度计算单元，用于根据同一信号频率下两种不同厚度时的感应电压，利用透入深度计算公式，计算同一信号频率下的透入深度测量值；所述透入深度计算公式通过做商比较法确定；循环单元，用于改变信号频率，重复以上步骤，获得每种信号频率下的透入深度测量值；绘制单元，用于根据多种信号频率下的透入深度测量值，以信号频率为横坐标，透入深度测量值为纵坐标绘制待测金属板的透入深度曲线。5.一种非接触式快速测量金属板透入深度的方法，其特征在于，所述方法应用权利要求1
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4任一项所述的装置，所述方法包括：在低频信号发生器产生同一种频率的信号过程中保持低频信号发生器的输出电压不变，并获取同一信号频率下待测金属板在两种不同厚度时的感应电压；根据同一信号频率下两种不同厚度时的感应电压，利用透入深度计算公式，计算同一信号频率下的透入深度测量值；所述透入深度计算公式通过做商比较法确定；改变信号频率，...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦重庆，谢菁，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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