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測厚儀的原理

發(fā)布日期：2012-10-05 瀏覽次數(shù)：1575

涂層測厚儀的原理

對材料表面保護、裝飾形成的覆蓋層，如涂層、鍍層、敷層、貼層、化學生成膜等，在有關(guān)和標準中稱為覆層（coating）。　　覆層厚度測量已成為加工工業(yè)、表面工程檢測的重要一環(huán)，是產(chǎn)品達到等標準的*手段。為使產(chǎn)品化，我國出口商品和涉外項目中，對覆層厚度有了明確的要求。　　覆層厚度的測量方法主要有：楔切法，光截法，電解法，厚度差測量法，稱重法，X射線熒光法，β射線反向散射法，電容法、磁性測量法及渦流測量法等。這些方法中前五種是有損檢測，測量手段繁瑣，速度慢，多適用于抽樣檢驗。　　X射線和β射線法是無接觸無損測量，但裝置復雜昂貴，測量范圍較小。因有放射源，使用者必須遵守射線護規(guī)范。X射線法可測極薄鍍層、雙鍍層、合金鍍層。β射線法適合鍍層和底材原子序號大于3的鍍層測量。電容法僅在薄導電體的絕緣覆層測厚時采用。　　隨著技術(shù)的日益進步，別是近年來引入微機技術(shù)后，采用磁性法和渦流法的測厚儀向微型、智能、多功能、高精度、實用化的方向進了一步。測量的分辨率已達0.1微米，精度可達到1%，有了大幅度的提高。它適用范圍廣，量程寬、操作簡便且價廉，是工業(yè)和科研使用廣泛的測厚儀器。
采用無損方法既不破壞覆層也不破壞基材，檢測速度快，能使大量的檢測工作經(jīng)濟地進行。
測量原理與儀器
一．磁吸力測量原理及測厚儀
　　*磁鐵（測頭）與導磁鋼材之間的吸力大小與處于這兩者之間的距離成一定比例關(guān)系，這個距離就是覆層的厚度。利用這一原理制成測厚儀，只要覆層與基材的導磁率之差足夠大，就可進行測量。鑒于大多數(shù)工業(yè)品采用結(jié)構(gòu)鋼和熱軋冷軋鋼板沖壓成型，所以磁性測厚儀應用廣。測厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼，接力簧，標尺及自停機構(gòu)組成。磁鋼與被測物吸合后，將測量簧在其后逐漸拉長，拉力逐漸增大。當拉力剛好大于吸力，磁鋼脫離的一瞬間記錄下拉力的大小即可獲得覆層厚度。新型的產(chǎn)品可以自動完成這一記錄過程。不同的型號有不同的量程與適用場合。　　這種儀器的點是操作簡便、堅固耐用、不用電源，測量前無須校準，價格也較低，很適合車間做現(xiàn)場控制。
二．磁感應測量原理
　　采用磁感應原理時，利用從測頭經(jīng)過非鐵磁覆層而流入鐵磁基體的磁通的大小，來測定覆層厚度。也可以測定與之對應的磁阻的大小，來表示其覆層厚度。覆層越厚，則磁阻越大，磁通越小。利用磁感應原理的測厚儀，原則上可以有導磁基體上的非導磁覆層厚度。一般要求基材導磁率在500以上。如果覆層材料也有磁性，則要求與基材的導磁率之差足夠大（如鋼上鍍鎳）。當軟芯上繞著線圈的測頭放在被測樣本上時，儀器自動輸出測試電流或測試信號。早期的產(chǎn)品采用指針式表頭，測量感應電動勢的大小，儀器將該信號放大后來指示覆層厚度。近年來的電路設計引入穩(wěn)頻、鎖相、溫度補償?shù)鹊匦录夹g(shù)，利用磁阻來調(diào)制測量信號。還采用設計的集成電路，引入微機，使測量精度和重現(xiàn)性有了大幅度的提高（幾乎達一個數(shù)量級）?，F(xiàn)代的磁感應測厚儀，分辨率達到0.1um，允許誤差達1%，量程達10mm。　　磁性原理測厚儀可應用來測量鋼鐵表面的油漆層，瓷、搪瓷護層，塑料、橡膠覆層，包括鎳鉻在內(nèi)的各種有色金屬電鍍層，以及化工石油待業(yè)的各種腐涂層。
三．電渦流測量原理
　　高頻交流信號在測頭線圈中產(chǎn)生電磁場，測頭靠近導體時，就在其中形成渦流。測頭離導電基體愈近，則渦流愈大，反射阻抗也愈大。這個反饋作用量表征了測頭與導電基體之間距離的大小，也就是導電基體上非導電覆層厚度的大小。由于這類測頭專門測量非鐵磁金屬基材上的覆層厚度，所以通常稱之為非磁性測頭。非磁性測頭采用高頻材料做線圈鐵芯，例如鉑鎳合金或其它新材料。與磁感應原理比較，主要區(qū)別是測頭不同，信號的頻率不同，信號的大小、標度關(guān)系不同。與磁感應測厚儀一樣，渦流測厚儀也達到了分辨率0.1um，允許誤差1%，量程10mm的高水平。　　采用電渦流原理的測厚儀，原則上對所有導電體上的非導電體覆層均可測量，如航天航空器表面、車輛、家電、鋁合金門窗及其它鋁制品表面的漆，塑料涂層及陽極氧化膜。覆層材料有一定的導電性，通過校準同樣也可測量，但要求兩者的導電率之比至少相差3-5倍（如銅上鍍鉻）。雖然鋼鐵基體亦為導電體，但這類任務還是采用磁性原理測量較為合適　　TT系列測厚儀點：　　具有兩種測量方式：連續(xù)測量方式（CONTINUE）和單次測量方式（SINGLE）；　　具有兩種工作方式：直接方式（DIRECT）和成組方式（APPL）；　　設有五個統(tǒng)計量：平均值（MEAN）、大值（MAX）、小值（MIN）、測試次數(shù)（NO．）、標準偏差（S．DEV）　　可進行零點校準和二點校準，并可用基本校準法對測頭的系統(tǒng)誤差進行修正；　　具有存貯功能：可存貯300個測量值；　　具有刪除功能：對測量中出現(xiàn)的單個可疑數(shù)據(jù)進行刪除,也可刪除涂層測厚儀存貯區(qū)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，以便進行新的測量；　　可設置限界：對限界外的測量值能自動報警；　　具有與PC機通訊的功能：可將測量值、統(tǒng)計值傳輸至PC機，以便涂層測厚儀對數(shù)據(jù)進行進一步處理；　　具有電源欠壓指示功能；　　操作過程有蜂鳴聲提示；　　具有錯誤提示功能；　　具有自動關(guān)機功能。

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