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机械式覆层测厚仪的测量原理

文章来源: http://www.fucengcehouyi.com      2016-2-28 9:01:04          点击:
磁吸力原理覆层测厚仪利用永久磁铁测头与导磁的钢材之间的吸力大小与处于这两者之间的距离成一定比例关系可测量覆层的厚度,这个距离就是覆层的厚度,所以只要覆层与基材的导磁率之差足够大,就可以进行测量。鉴于大多数工业品采用结构钢和热轧冷轧钢板冲压成形,所以磁性测厚仪应用最广。测量仪基本结构是磁钢,拉簧,标尺及自停机构。当磁钢与被测物吸合后,有一个弹簧在其后逐渐拉长,拉力逐渐增大,当拉力钢大于吸力磁钢脱离的一瞬间记录下拉力的大小即可获得覆层厚度。一般来讲,依不同的型号又不同的量程与适应场合。在一个约350o角度内可用刻度表示0~100μm;0~1000μm;0~5mm等的覆层厚度,精度可达5%以上,能满足工业应用的一般要求。这种仪器的特点是操作简单、强固耐用、不用电源和测量前的校准,价格也较低,很适合车间作现场质量控制。
磁感应原理测厚仪磁感应原理是利用测头经过非铁磁覆层而流入铁基材的磁通大小来测定覆层厚度的,覆层愈厚,磁通愈小。由于是电子仪器,校准容易,可以实多种功能,扩大量程,提高精度,由于测试条件可降低许多,故比磁吸力式应用领域更广。当软铁芯上绕着线圈的测头放在被测物上后,仪器自动输出测试电流,磁通的大小影响到感应电动势的大小,仪器将该信号放大后来指示覆层厚度。早期的产品用表头指示,精度和重复性都不好,后来发展了数字显示式,电路设计也日趋完善。 
近年来引入微处理机技术及电子开关,稳频等最新技术,多种获专利的产品相继问世,精度有了很大的提高,达到1%,分辨率达到0.1μm,磁感应测厚仪的测头多采用软钢做导磁铁芯,无损检测资源网线圈电流的频率不高,以降低涡流效应的影响,测头具有温度补偿功能。由于仪器已智能化,可以辨识不同的测头,配合不同的软件及自动改变测头电流和频率。一台仪器能配合多种测头,也可以用同一台仪器。可以说,适用于工业生产及科学研究的仪器已达到了了非常实用化的阶段。利用电磁原理研制的测厚仪,原则上适用所有非导磁覆层测量,一般要求基本的磁导率达500以上。覆层材料如也是磁性的,则要求与基材的磁导率有足够大的差距(如钢上镀镍层)。磁性原理测厚仪可以应用在精确测量钢铁表面的油漆涂层,瓷、搪瓷防护层,塑料、橡胶覆层,包括镍铬在内的各种有色金属电镀层,化工石油行业的各种防腐涂层。对于感光胶片、电容器纸、塑料、聚酯等薄膜生产工业,利用测量平台或辊(钢铁制造)也可用来实现大面积上任一点的测量。电涡流测量原理电涡流测厚法主要应用于金属基体上各种非金属涂镀层的测量。利用高频交流电在作为探头的线圈中产生一个电磁场,将探头靠近导电的金属体时,就在金属材料中形成涡流,且随与金属体的距离减小而增大,该涡流会影响探头线圈的磁通,故此反馈作用量是表示探头与基体金属之间间距大小的一个量值,因为该测头用在非铁磁金属基体上测量覆层厚度,所以通常我们称该测头为非磁性测头。非磁性测头一般采用高频高导磁材料做线圈铁芯,常用铂镍合金及其它新材料制作。与磁性测量原理比较,他们的电原理基本一样,主要区别是测头不同,测试电流的频率大小不同,信号大小、标度关系不同。在最新的测厚仪中,通过不断改进测头结构,在配合微电脑技术,由自动识别不同测头来调用不同的控制程序,分别输出不同的测试电流和改变标度变换软件,终于使两种不同类型的的测头接与同一台测厚仪上,降低了用户负担,基于同一思想,可配接达10种侧头的测厚仪极大地扩展了测厚范围(达10万倍以上),可测包括导磁材料表面上的非导磁覆层,导电材料上的非导电覆层及不导电材料上的导电层,基本上满足了工业生产多数行业的需要。 
采用电涡流原理的测厚仪,原则上所有导电体上的非导电体覆层均可测量,如航天航空器表面、车辆、家电、铝合金门窗及其他铝制品表面的漆,塑料涂层及阳极氧化膜。有些特种用途如某种金属上的金刚石镀层及其它喷镀不导电层。覆层材料也可以有一定的导电性,通过校准同样也可以测量,但要求两者的导电率之比至少相差3~5倍以上(如铜上镀铬)。校准的原则是没有覆层的校准试样与被测物的基材应有:成分相同,厚度相同(主要在于厚度小于仪器规定的最小值约0.5mm以下时),有相同的曲率半径,如被测面积小于仪器技术参数的要求(直径约20mm以下),还应有相同的被测面积。如覆层含有导电成份,校准试样的覆层也应与被测物的覆层有相同的导电性能。校准试样的覆层经过其它(包括有损测试方法)测试后标定厚度或用已标定的校准薄片做覆层,就可以在其上面按说明书的方法校准测厚仪。校准后就可以在被测产品上进行快速无损检测。校准薄片一般用三醋酸酯薄膜或经苯酚树脂浸渍过的硬纸。微电脑测厚一般有多个校准值存贮。随着被测产品的不同位置、材料变化、更换测头等均可分别校准并存贮。实际使用时直接调用各校准值,就无须重新调校了。这即是所谓“速换基准”。大大提高了检测效率。测试数据在智能化仪器里一般可以存贮、打印、计算统计数据供分析,还有可以打印直方图的功能使覆层厚度分布一目了然。如设置了上下极限还可以使统计数据更加准确,测量时所有超限的点都有声响提醒注意并不取入做统计计算用。