測量原理

. 磁吸力測量原理及測厚儀

磁鐵(測頭)與導(dǎo)磁鋼材之間的吸力大小與處于這兩者之間的距離成定比例關(guān)系，這個距離就是覆層的厚度。利用這原理制成測厚儀，只要覆層與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大，就可行測量。鑒于大多數(shù)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(yīng)用*。測厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼，接力簧，標(biāo)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(dāng)拉力剛好大于吸力，磁鋼脫離的瞬間記錄下拉力的大小即可獲得覆層厚度。新型的產(chǎn)品可以自動成這記錄過程。不同的型號有不同的量程與適用場合。

這種儀器的特點是操作簡便、堅固耐用、不用電源，測量前無須校準(zhǔn)，價格也較低，很適合車間做現(xiàn)場質(zhì)量控制。

磁感應(yīng)測量

采用磁感應(yīng)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(yīng)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(yīng)原理的測厚儀，原則上可以有導(dǎo)磁基體上的非導(dǎo)磁覆層厚度。般要求基材導(dǎo)磁率在500以上。如果覆層材料也有磁性，則要求與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大(如鋼上鍍鎳)。當(dāng)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)品采用針式表頭，測量感應(yīng)電動勢的大小，儀器將該信號放大后來示覆層厚度。近年來的電路設(shè)計引入穩(wěn)頻、鎖相、溫度補償?shù)鹊匦滦g(shù)，利用磁阻來調(diào)制測量信號。還采用專利設(shè)計的集成電路，引入微機，使測量度和重現(xiàn)性有了大幅度的提(幾乎達個數(shù)量級)。現(xiàn)代的磁感應(yīng)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(yīng)用來確測量鋼鐵表面的油漆層，瓷、搪瓷防護層，塑料、橡膠覆層，包括鎳鉻在內(nèi)的各種有色金屬電鍍層，以及化石油待業(yè)的各種防腐涂層。

電渦流測量

頻交流信號在測頭線圈中產(chǎn)生電磁場，測頭靠近導(dǎo)體時，就在其中形成渦流。測頭離導(dǎo)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(dǎo)電基體之間距離的大小，也就是導(dǎo)電基體上非導(dǎo)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。非磁性測頭采用頻材料做線圈鐵芯，例如鉑鎳合金或其它新材料。與磁感應(yīng)原理，主要區(qū)別是測頭不同，信號的頻率不同，信號的大小、標(biāo)度關(guān)系不同。與磁感應(yīng)測厚儀樣，渦流測厚儀也達到了分辨率0.1um，允許誤差1%，量程10mm的水平。

采用電渦流原理的測厚儀，原則上對所有導(dǎo)電體上的非導(dǎo)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，塑料涂層及陽氧化膜。覆層材料有定的導(dǎo)電性，通過校準(zhǔn)同樣也可測量，但要求兩者的導(dǎo)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(dǎo)電體，但這類務(wù)還是采用磁性原理測量較為合適。

DRF系列測厚儀特點:

具有兩種測量方式:連續(xù)測量方式(CONTINUE)和單次測量方式(SINGLE);

具有兩種作方式:直接方式(DIRECT)和成組方式(APPL);

設(shè)有五個統(tǒng)計量:平均值(MEAN)、大值(MAX)、小值(MIN)、測試次數(shù)(NO.)、標(biāo)準(zhǔn)偏差(S.DEV)

可行零點校準(zhǔn)和二點校準(zhǔn)，并可用基本校準(zhǔn)法對測頭的系統(tǒng)誤差行修正;

具有存貯能:可存貯300個測量值;

具有刪除能:對測量中出現(xiàn)的單個可疑數(shù)據(jù)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)，以便行新的測量;

可設(shè)置限界:對限界外的測量值能自動報警;

具有與PC機通訊的能: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)行步處理; 具有電源欠壓示能;

操作過程有蜂鳴聲提示;

具有錯誤提示能;

具有自動關(guān)機能。

影響因素

有關(guān)說明

a 基體金屬磁性質(zhì)

磁性法測厚受基體金屬磁性變化的影響(在實際應(yīng)用中，低碳鋼磁性的變化可以認為是輕微的)，為了避免熱處理和冷因素的影響，應(yīng)使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)片對儀器行校準(zhǔn);亦可用待涂覆試件行校準(zhǔn)。

b 基體金屬電性質(zhì)

基體金屬的電導(dǎo)率對測量有影響，而基體金屬的電導(dǎo)率與其材料成分及熱處理方法有關(guān)。使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)片對儀器行校準(zhǔn)。

c 基體金屬厚度

每種儀器都有個基體金屬的臨界厚度。大于這個厚度，測量就不受基體金屬厚度的影響。本儀器的臨界厚度值見附表1。

d 邊緣效應(yīng)

本儀器對試件表面形狀的陡變敏感。因此在靠近試件邊緣或內(nèi)轉(zhuǎn)角處行測量是不可靠的。

e 曲率

試件的曲率對測量有影響。這種影響總是隨著曲率半徑的減少明顯地增大。因此，在彎曲試件的表面上測量是不可靠的。

f 試件的變形

測頭會使軟覆蓋層試件變形，因此在這些試件上測出可靠的數(shù)據(jù)。