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金屬板材厚度檢測領(lǐng)域中，檢測板材厚度的方法通常包括激光檢測、渦流檢測、射線檢測以及超聲檢測等。通過精確地檢測板材的厚度，便于操作人員實時調(diào)整板材在軋制過程中的各向工藝參數(shù)，從而保證成品板材的軋制質(zhì)量，提高工作效率，降低經(jīng)濟損失。

一、研究內(nèi)容

本文在中國專利文摘數(shù)據(jù)庫（CPRSABS）以及德溫特世界專利索引（DWPI）中采用關(guān)鍵詞、分類號對金屬板材厚度檢測技術(shù)領(lǐng)域的文獻(xiàn)信息進(jìn)行了檢索。IPC分類號為G01B7、G01B11、G01B15、G01B17、G01N29、B21B38。對德溫特世界專利索引中檢索到1459項以及專利文摘數(shù)據(jù)庫中檢索到419項專利文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，并得出分析結(jié)果。

二、申請量趨勢

世界以及國內(nèi)的專利申請量按年度變化的走勢。通過對“金屬板材厚度檢測”技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)在1993年以前申請量都比較少，這也是該技術(shù)的起步階段，每年度全球范圍內(nèi)僅有數(shù)十件關(guān)于該領(lǐng)域的專利申請。在1994年，專利申請量出現(xiàn)首次突破式上升，直到2010年左右經(jīng)歷了十幾年的逐步增長時期，專利申請量保持在20－50之間。在2011年左右，申請量迎來了第二次上迅猛上漲，呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢，從2009年的40項上升至119項。而在中國的專利申請量，在2000年以前總體保持較低的水平，均在5件以下，但從2000年以后有較為明顯的增長，申請量在10項至20項之間。2011年起，中國的該領(lǐng)域?qū)＠暾堥_始爆發(fā)式增長，這與中國大力推動科技進(jìn)步和創(chuàng)新是密切相關(guān)的。2013年，中國在該領(lǐng)域的專利申請量更是占到該領(lǐng)域全球申請量的百分之八十左右，這說明該技術(shù)雖然進(jìn)入國內(nèi)時間較晚，但是隨著我國科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展以及制造業(yè)的迅猛發(fā)展，此時中國已經(jīng)成為了“金屬板材厚度檢測”技術(shù)的第一申請量大國。

三、技術(shù)原創(chuàng)國與目標(biāo)國分析

“金屬板材厚度檢測”技術(shù)領(lǐng)域的專利申請的原創(chuàng)國與目標(biāo)國的分布情況。從圖2中可以看出，較為突出的幾個國家是日本、中國、美國，這幾個國家都是制造業(yè)大國，日本在金屬板材厚度檢測”技術(shù)領(lǐng)域的綜合實力較強，中國次之。中國和日本是金屬板材厚度檢測技術(shù)最主要的市場。此外，對比可以發(fā)現(xiàn)，中國和日本申請的專利申請數(shù)量較多，且來自本國的原創(chuàng)專利占比本國專利申請的絕大部分，表明申請人在此領(lǐng)域的研究和申請的積極性很高。主要申請人各種檢測方法分布在整個金屬板材厚度檢測領(lǐng)域，主要申請人的各種檢測方法分布情況如圖3所示。“金屬板材厚度檢測”領(lǐng)域中主要有超聲法、射線法、渦流法以及光學(xué)法幾個檢測手段，日本KJE鋼鐵株式會社主要集中于研究光學(xué)法測厚技術(shù)，韓國浦項制鐵公司主要集中于射線法和光學(xué)法，日本三菱則主要集中于超聲法的研究。其他幾個公司對渦流法測厚的研究較少，主要集中在光學(xué)法、超聲法以及射線法測厚技術(shù)。總體來看，由于渦流法和射線法出現(xiàn)的較早，又是屬于比較成熟的領(lǐng)域，同時由于渦流法測厚技術(shù)測量精度較低，射線法檢測金屬板材厚度又存在安全方面的隱患，超聲法和光學(xué)法是目前“金屬板材厚度檢測”領(lǐng)域的研究主流的發(fā)展方向。

四、典型技術(shù)方案分析

傳感器16包括渦流傳感線圈20，傳感線圈20靠近被測工件26，根據(jù)傳感線圈20阻抗值的變化量就可以測出金屬板與傳感器之間距離的變化值，求出傳感器16與被測工件26之間的距離，進(jìn)而求出被測工件26的厚度。專利申請US5541510A是1995年由卡曼公司申請的具有代表性的早期渦流法測量工件厚度的檢測裝置。它在渦流法測量板材厚度的發(fā)展歷程中具有標(biāo)志性意義，作為渦流法板材測厚領(lǐng)域中的基礎(chǔ)性專利，其在全球范圍內(nèi)被引用181次，其被美國專利引用128次，被歐洲專利引用17次，被中國專利引用11次，被日本專利引用7次，被其他國家和地區(qū)引用18次。結(jié)論通過以上的有限元計算結(jié)果分析和試驗結(jié)果分析，可以得到以下結(jié)論。(1)以壓縮屈曲載荷最大為目標(biāo)，長桁/蒙皮面積比的最優(yōu)比往往有兩個極值點：一個是“等屈曲”點，即從長桁屈曲轉(zhuǎn)向蒙皮屈曲的臨界點；一個是5：5“等截面積”點，即蒙皮長桁具有基本相等的層板幾何截面積時。該點也被試驗結(jié)果所證明。(2)“等屈曲”點最優(yōu)時，加筋板對應(yīng)的屈曲模式是整體屈曲；“等截面積”點最優(yōu)時，加筋板對應(yīng)的屈曲模式是蒙皮的局部屈曲。(3)在工程設(shè)計背景下，一般偏向于選取“等截面積”點，長桁設(shè)計得比蒙皮稍強。因為僅是蒙皮局部屈曲，對于加筋板整體的承載并不大。而加筋板的整體屈曲，對于應(yīng)力狀態(tài)的影響較大。(4)追求長桁/蒙皮的“等剛度”設(shè)計不能提高加筋壁板的抗壓縮屈曲能力。

作者：郝敏；龔艷霞（等同第一作者）