[发明专利]利用感应传感器和光学位移传感器的厚度测量

说明书

本发明公开了一种传感器系统(100)，该传感器系统包括涡电流传感器(120)，该涡电流传感器包括至少一个线圈(120a)，该至少一个线圈具有耦合在该线圈两端的激励电子器件(121)。光学位移传感器(140)被固定到该涡电流传感器，使得这些传感器之间的垂直距离是固定的。该光学位移传感器位于该线圈的顶部并与该线圈同心，使得该光学位移传感器的测量轴线与该线圈的对称轴线共线。包括处理器(151)和存储器(152)的计算装置(150)被耦合以接收来自该涡电流传感器和该光学位移传感器的传感器数据，该计算装置适于分析从测量在金属基底(185)的至少一侧上包括涂层(187)的涂覆基底(180)中获得的该传感器数据，以至少确定该涂层的厚度。

技术领域

所公开的实施方案涉及测量金属箔上的涂层的厚度。

背景技术

涡电流(也称为傅科电流)是由时变磁场在电导体中感应的电流回路。在导体中流动的电流(诸如在线圈的导线中流动的电流)产生磁场，而时变电流产生时变磁场(称为用于涡电流感测的初始磁场)，该时变磁场感应在导电片(导体)内流动的涡电流，其中在导体中产生的涡电流与初始磁场的电流相反。脉冲涡电流用于测量导电层的厚度，以及包括导电基底上的导电涂层的涂覆基底的厚度。

锂离子电池利用涂覆基底作为阳极电极和阴极电极。制造锂离子电池的过程通常通过混合电化学浆料开始，电化学浆料包括用于阳极的石墨化合物和用于阴极的锂-金属-氧化物化合物，锂-金属-氧化物化合物在电池单元内的离子流动期间充当电子收集器。然后，通常通过通常称为槽模涂覆(slot die coating)的过程将该浆料均匀地铺展在金属箔上以形成电极。用于锂离子电池中的电极的基底通常包括铜箔(用于阳极)和铝箔(用于阴极)。在金属基底已经被浆料均匀地涂覆之后，将涂覆基底放入烘箱中以干燥浆料。一旦阳极和阴极已被干燥形成电极，则在压延辊之间将每个电极压缩至期望的厚度。为了形成电池，将分隔体放置在金属容器内的阳极和阴极之间，添加电解质，并且将电极电连接到引线。

发明内容

提供本发明内容以介绍简化形式的公开概念的简要选择，其在下文包括所提供附图的具体实施方式中被进一步描述。该发明内容不旨在限制所要求保护的主题的范围。

所公开的实施方案认识到用于测量包括导电基底上的导电涂层(例如，在用于锂离子电池应用的电极的金属箔的至少一侧上的电极涂层)的涂覆基底的厚度的已知脉冲涡电流方法具有包括复杂校准、缺乏所需精度以及由于涉及复杂计算而导致的测量缓慢的问题。此外，已知的脉冲涡电流方法通常要求电极与线圈物理接触。为了测量涂层厚度，涂层侧通常定位成向上抵靠线圈，从而保持与测量线圈物理接触，或者作为物理接触的替代，电极可以与线圈保持固定的距离。

一个公开的实施方案包括传感器系统，该传感器系统包括涡电流传感器(在本领域中也称为感应z传感器)，该涡电流传感器包括至少一个线圈，该至少一个线圈具有耦合在该线圈两端的激励电子器件。光学位移传感器在涡电流传感器的顶部(上方)并且与涡电流传感器同心，使得涡电流传感器和光学位移传感器之间的垂直距离是固定距离。传感器之间的垂直距离可以是已知的，或者可以在传感器系统校准期间确定。包括具有相关联的存储器的处理器的计算装置被耦合以从涡电流传感器和从光学位移传感器接收传感器数据。该计算装置用于通过分析传感器数据以至少确定涂层的厚度来测量在金属基底的至少一侧上包括涂层的涂覆基底。

附图说明

图1示出了用于测量包括导电基底(例如，金属箔)上的导电涂层(例如，电极涂层)的涂覆基底的厚度的所公开的传感器系统的增强透视顶视图，其中该传感器系统包括光学位移传感器和涡电流传感器。

图2A示出了用于测量涂覆基底的厚度的示例性传感器系统的顶部透视图，该传感器系统还包括示出为C形框架的扫描器，该扫描器包括平移机构，其中涡电流传感器和光学位移传感器包含在扫描器内。

图2B示出了扫描器的更详细的视图，示出了顶部头和底部头，以及平移机构，该平移机构示出为被配置用于扫描C形框架的平移台。在这种布置中，顶部头和底部头两者包括光学位移传感器和涡电流传感器。