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涂層測厚儀的原理
閱讀：680 發(fā)布時間：2017-5-24
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)國家和標準中稱為覆層（coating）,。 覆層厚度測量已成為加工工業(yè),、表面工程質(zhì)量檢測的重要一環(huán)，是產(chǎn)品達到優(yōu)等質(zhì)量標準的*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防護規(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,，特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zui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zui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,。 這種儀器的特點是操作簡便,、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)場質(zhì)量控制,。
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(shè)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(shè)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,，以及化工石油待業(yè)的各種防腐涂層,。
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）； 具有兩種工作方式：直接方式（DIRECT）和成組方式（APPL）,； 設(shè)有五個統(tǒng)計量：平均值（MEAN）,、zui大值（MAX）、zui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(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,。