本實用新型涉及軟包鋰離子電池密封性檢測領域，特別涉及一種基于超聲技術的軟包鋰離子電池密封性檢測裝置。
背景技術：
鋰離子電池作為一種新型的化學電源，具有工作電壓高、比能量大、放電電位曲線平穩、自放電小、循環壽命長、低溫性能好、無記憶、無污染等突出的優點，能夠滿足人們對便攜式電器所需要的電池小型輕量化和有利于環保的雙重要求，廣泛用于移動通訊、筆記本電腦、攝放一體機等小型電子裝置，也是未來電動交通工具使用的理想電源。
軟包鋰離子電池作為鋰離子電池的一種新的封裝形式，具有質量輕、外形尺寸靈活，能夠更好的滿足一體化設計的要求等優勢。例如，軟包鋰離子電池的質量能量密度高于鋁殼電池，相同體積的電池(2Ah～5Ah)，軟包鋰離子電池要比鋁殼電池輕10％-20％左右。在產品應用領域，中高檔電子消費產品日趨輕薄、一體式、便攜化，并且在新能源動力汽車電池領域，對于鋰離子電池的能量密度要求愈發提高，因此，軟包鋰離子電池的優勢將進一步突顯。
但是，由于軟包鋰離子電池采用熱封形式封裝，在其封口處存在出現氣泡、夾雜、泄露通道等密封缺陷的風險，封裝不良的軟包鋰離子電池將會出現電解液泄露、鋰離子電池內部水分超標等隱患，對鋰離子電池的質量以及使用安全有嚴重的影響。軟包鋰離子電池密封性問題是限制其廣泛應用的重要方面。因此，軟包鋰離子電池密封性在線檢測方法與裝置需求十分廣泛與迫切。
目前，對于軟包鋰離子電池密封性的檢測手段主要有：氦質譜檢測法、水檢法、直壓式檢測法、差壓式檢測法等。其中氦質譜檢測法屬于細檢漏，其最大可檢漏率有上限，約為1×10-4Pa·m3/s，對于大于此漏率的泄露使用氦質譜檢測法進行檢測會產生較大誤差。其余三種方法屬于粗檢漏，水檢法由于受檢驗人員主觀因素影響大，并且效率低下。直壓式檢漏法受限于直壓傳感器的分辨率較低，導致精度低，同時容易受環境干擾造成檢測值可信度低。差壓式檢測法因其原理所限，無法做到100％在線檢測。
超聲檢測法是近年來發展起來的包裝密封性無損檢測方法之一。目前，超聲檢測法在食品、藥品、日化產品的軟包裝袋密封性測試方面已有應用。但是應用主要采用水浸探頭，需要將被測樣品浸入水中，以水為耦合劑進行檢測，仍然無法實現無損、在線檢測。
技術實現要素：
為了克服現有技術的上述缺點與不足，本實用新型的目的在于提供一種基于超聲技術的軟包鋰離子電池密封性檢測裝置，能夠實現軟包裝鋰離子電池密封性的高速無損在線檢測，檢測速度快，效率高。
本實用新型的目的通過以下技術方案實現：
一種基于超聲技術的軟包鋰離子電池密封性檢測裝置，包括運動控制系統、次品剔除單元、超聲檢測系統、數據采集模塊、微信號放大模塊及計算機；
所述運動控制系統包括用于傳送軟包鋰離子電池的傳送帶及用于驅動傳送帶運動的電機，所述電機與計算機連接；
所述超聲檢測系統包括超聲激勵模塊和至少一組空氣耦合超聲探頭組；所述空氣耦合超聲探頭組由一個空氣耦合超聲發射探頭和一個空氣耦合超聲接收探頭組成，所述空氣耦合超聲發射探頭和空氣耦合超聲接收探頭正對設置于傳送帶的兩側；所述空氣耦合超聲發射探頭通過超聲激勵模塊與計算機連接，所述空氣耦合超聲接收探頭依次通過信號放大模塊、數據采集模塊與計算機連接；
所述次品剔除單元與計算機連接，設置于傳送帶的一側，用于將超聲幅值小于幅值閾值的軟包鋰離子電池從傳送帶上剔除。
作為優選的，所述運動控制系統還包括一個用于探測軟包鋰離子電池是否位于超聲檢測范圍內的位置探測傳感器；所述位置探測傳感器與計算機連接，設置于傳送帶的一側。
作為優選的，所述位置探測傳感器為紅外傳感器。
作為優選的，所述超聲激勵模塊包括依次連接的信號發生單元、功率放大單元，所述信號發生單元與計算機連接；所述功率放大單元與空氣耦合超聲發射探頭連接。
作為優選的，所述超聲激勵模塊還包括阻抗匹配單元，所述功率放大單元通過阻抗匹配單元與空氣耦合超聲發射探頭連接。
作為優選的，所述數據采集模塊包括AD轉換單元與數據采集卡，所述AD 轉換單元依次與微信號放大模塊、空氣耦合超聲接收探頭連接，數據采集卡與計算機連接。
作為優選的，所述微信號放大模塊包括依次連接的前置放大線路、超外差接收線路與相敏檢波線路，其中前置放大線路與空氣耦合超聲接收探頭連接，相敏檢波電路與數據采集模塊連接。
作為優選的，所述次品剔除單元由光電傳感器及氣動機械機構組成，所述光電傳感器和氣動機械機構分別與計算機連接。
作為優選的，所述空氣耦合超聲發射探頭和空氣耦合超聲接收探頭均采用點聚焦式空氣耦合超聲探頭，焦點直徑為0.2mm～1.5mm。
作為優選的，所述空氣耦合超聲發射探頭和空氣耦合超聲接收探頭均采用線聚焦式空氣耦合超聲探頭，聚焦寬度為0.2mm～1.5mm。
與現有技術相比，本實用新型具有以下優點和有益效果：
1、本實用新型實現了在線無損測試；利用空氣耦合超聲技術進行軟包裝電池熱封封口密封性檢測，探頭無需耦合劑、不接觸樣品，因此實現無損檢測，解決了以往水檢法、差壓式檢測法中對電池產品可能造成破壞與污染的問題。以生產線傳送帶作為運動控制模塊，可實現真正的100％在線檢測。
2、本實用新型檢測速度快，效率高；超聲激勵脈沖信號為幾到幾十微秒，配合高速傳動帶與合適的電池封邊導軌或夾具，可使每個電池密封性的測試時間在3秒鐘以內，在檢測效率上較傳統抽檢方法有較大提升。
附圖說明
圖1為本實用新型的一種基于超聲技術的軟包鋰離子電池密封性檢測裝置的示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
實施例
如圖1所示，本實施例的基于超聲技術的軟包鋰離子電池密封性檢測裝置，包括運動控制系統、次品剔除單元、超聲檢測系統、數據采集模塊、微信號放大模塊及計算機。所述運動控制系統包括用于傳送軟包鋰離子電池4的傳送帶1 及用于驅動傳送帶運動的電機，所述電機與計算機連接。
所述運動控制系統還包括一個用于探測軟包鋰離子電池是否位于超聲檢測范圍內的位置探測傳感器；所述位置探測傳感器與計算機連接，可通過無線或有線的方式與計算機通信，設置于傳送帶的一側；所述運動控制系統還包括一個用于探測軟包鋰離子電池是否位于超聲檢測范圍內的位置探測傳感器；所述位置探測傳感器與計算機連接。本實施例的位置探測傳感器采用紅外傳感器。
本實施例的超聲檢測系統包括超聲激勵模塊和至少一組空氣耦合超聲探頭組；所述空氣耦合超聲探頭組由一個空氣耦合超聲發射探頭2和一個空氣耦合超聲接收探頭3組成，所述空氣耦合超聲發射探頭2和空氣耦合超聲接收探頭3 正對設置于傳送帶1的兩側；所述空氣耦合超聲發射探頭通過超聲激勵模塊與計算機連接，所述空氣耦合超聲接收探頭依次通過信號放大模塊、數據采集模塊與計算機連接；所述次品剔除單元與計算機連接，次品剔除單元可通過無線或有線的方式與計算機通信。
本實施例的超聲激勵模塊包括依次連接的信號發生單元、功率放大單元和阻抗匹配單元，所述信號發生單元與計算機連接；所述阻抗匹配單元與空氣耦合超聲發射探頭連接。信號發生單元用于激勵脈沖信號的產生，功率放大單元用于提供該激勵脈沖信號的電壓增益與功率增益，阻抗匹配單元用于功率放大單元與空氣耦合超聲發射探頭之間的阻抗匹配，提高信號激勵的效率。本實施例中，激勵信號采用正弦脈沖，功率放大至峰峰值為200V，周期數為6，激勵頻率為1ms/次。
本實施例的數據采集模塊包括AD轉換單元與數據采集卡，所述AD轉換單元依次與微信號放大模塊、空氣耦合超聲接收探頭連接，數據采集卡與計算機連接。數據采集卡型號為Spectrum m4i-4410，通過PCI接口與計算機通訊連接，數據采樣率為100MHz。
本實施例的微信號放大模塊包括前置放大線路、超外差接收線路與相敏檢波線路，其中前置放大線路與空氣耦合超聲接收探頭連接，相敏檢波電路與數據采集模塊連接。微信號放大模塊將超聲信號放大至數據采集模塊可采集的范圍內，數據采集單元將超聲信號實時傳送至計算機。
本實施例的次品剔除單元由光電傳感器及氣動機械機構組成，所述光電傳感器和氣動機械機構分別與計算機連接；當光電傳感器檢測到次品的到來時，計算機驅動氣動機械機構將次品推出生產線。
本實施例的空氣耦合超聲發射探頭和空氣耦合超聲接收探頭均可采用點聚焦式空氣耦合超聲探頭，焦點直徑為0.2mm～1.5mm；空氣耦合超聲發射探頭和空氣耦合超聲接收探頭也可以采用線聚焦式空氣耦合超聲探頭，聚焦寬度為0.2mm～1.5mm。
本實施例的基于超聲技術的軟包鋰離子電池密封性檢測裝置的工作過程如下：
S1、傳送帶帶動待測軟包鋰離子電池移動，位置探測傳感器每隔10ms檢測一次待測軟包鋰離子電池是否在超聲探頭檢測范圍內，并將信號發送至計算機，若待測軟包鋰離子電池在超聲檢測范圍，則進入步驟S2；
S2、信號發射；計算機控制信號發生單元生成超聲信號，本實施例中采用的是正弦信號；信號通過功率放大單元獲得電壓與功率增益，經阻抗匹配單元提高超聲信號的激勵效率，再通過空氣耦合超聲發射探頭發射超聲信號；
S3、信號接收與處理；空氣耦合超聲接收探頭接收透過待測軟包鋰離子電池封口的超聲信號，并通過微信號放大模塊放大至50mV以上，再由數據采集模塊采集并傳輸至計算機；
S4、掃描完成；位置探測傳感器探測到樣品離開超聲探測范圍時，完成一次樣品的掃描；
S5、剔除次品；計算機對接收到的超聲信號進行處理，得到超聲信號幅值集合{Ai}，并將幅值Ai與設定的幅值閾值δ做比較，計算機控制次品剔除單元將集合{Ai}中存在幅值Ai小于幅值閾值δ的點的軟包鋰離子電池從傳送帶上剔除。
上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。