新型超聲波掃描機“透射成像”可無損檢測 鋰離子軟包電池
鋰離子電池是充電電池,主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時,Li+從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極,負極處于富鋰狀態;放電時則相反。
軟包鋰電池是液態鋰離子電池套上一層聚合物外殼。在結構上采用鋁塑膜包裝,在發生安全隱患的情況下軟包電池最多只會鼓氣裂開。重量輕,軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電輕40%,較鋁殼電池輕20%。容量大,軟包電池較同等規格尺寸的鋼殼電池容量高10~15%,較鋁殼電池高5~10%。內阻小,軟包電池的形狀可根據客戶的需求定制,開發新的電芯型號。
近日。加拿大與中國科研人員合作自行設計和制造的新型超聲波掃描機,測量軟包電池的局部超聲透射率,并將其用于成像。通過這種超聲成像技術,能夠在不拆卸電池的情況下觀察到電池的潤濕過程,可作為探測鋰離子軟包電池是否失效機制的方法。
無損檢測是工業發展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一個國家的工業發展水平,其重要性已得到公認。無損檢測是利用物質的聲、光、磁和電等特性,在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下,檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性,給出缺陷大小,位置,性質和數量等信息。
無損檢測已不再是僅僅使用X 射線,包括聲、電、磁、電磁波、中子、激光等各種物理現象幾乎都被用做于了無損檢測,譬如:超聲檢測、渦流檢測、磁粉檢測、射線檢測、滲透檢測、目視檢測、紅外檢測、微波檢測、泄漏檢測、聲發射檢測、漏磁檢測、磁記憶檢測、熱中子照相檢測、激光散斑成像檢測、光纖光柵傳感技術,等等,而且還在不斷地開發和應用新的方法和技術。
聲波是物體機械振動狀態(或能量)的傳播形式。超聲波是指振動頻率大于20000Hz以上的,其每秒的振動次數(頻率)甚高,超出了人耳聽覺的一般上限(20000Hz),人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。
超聲波成像技術利用超聲聲束掃描人體,通過對反射信號的接收、處理,以獲得體內器官的圖象。常用的超聲儀器有多種:
A型(幅度調制型)是以波幅的高低表示反射信號的強弱,顯示的是一種“回聲圖”。M型(光點掃描型)是以垂直方向代表從淺至深的空間位置,水平方向代表時間,顯示為光點在不同時間的運動曲線圖。以上兩型均為一維顯示,應用范圍有限。
B型(輝度調制型)即超聲切面成象儀,簡稱“B超”。是以亮度不同的光點表示接收信號的強弱,在探頭沿水平位置移動時,顯示屏上的光點也沿水平方向同步移動,將光點軌跡連成超聲聲束所掃描的切面圖,為二維成象。
至于D型是根據超聲多普勒原理制成.C型則用近似電視的掃描方式,顯示出垂直于聲束的橫切面聲象圖。近年來,超聲成象技術不斷發展,如灰階顯示和彩色顯示、實時成象、超聲全息攝影、穿透式超聲成像、超聲計并機斷層圾影、三維成象、體腔內超聲成像等。
超聲波透射法的基本原理:
當混凝土內部存在不連續或破損界面時,缺陷面形成波阻抗界面,波達到該界面時,產生波的透射和反射,使接收到的透射能量明顯降低;當混凝土內部存在松散、蜂窩孔洞等缺陷時,將產生波的散射和繞射,根據波的初始到達時間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特征,可獲取測得范圍內混凝土的聲學參數。測試記錄不同測試剖面、不同高度上的超聲波的特征,經過處理分析就能獲得測試區內混凝土的參考強度和內部存在缺陷的性質、大小及空間位置。
超聲波換能器的功能是將輸入的電功率轉換成機械功率(即超聲波)再傳遞出去,而自身消耗很少的一部分功率。換能器由外殼、匹配層、壓電陶瓷圓盤換能器、背襯、引出電纜和Cymbal陣列接收器組成。壓電陶瓷圓盤換能器采用厚度方向極化的PZT-5壓電材料制成,Cymbal陣列接收器由8~16只Cymbal換能器、兩個金屬圓環和橡膠墊圈組成。本發明的作用距離大于35m,頻帶寬度達到10kHz,能檢測高速移動的遠距離目標。
超聲波換能器,包括外殼(1)、匹配層即聲窗(2)、壓電陶瓷圓盤換能器(3)、背襯(4)、引出電纜(5),其特征在于它還包括Cymbal陣列接收器,它由引出電纜(6)、8~16只Cymbal換能器(7)、金屬圓環(8)、(9)和橡膠墊圈(10) 組成;Cymbal陣列接收器位于圓盤式壓電換能器3之上;壓電陶瓷圓盤換能器用作基本的超聲波換能器,由它發射和接收超聲波信號;Cymbal陣列接收器位于圓盤式壓電換能器之上,作為超聲波接收器,用于接收圓盤換能器頻帶之外的多普勒回波信號。
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