渦流金屬測(cè)厚儀的原理

 對(duì)材料表面保護(hù),、裝飾形成的覆蓋層,，如涂層、鍍層,、敷層,、貼層、化學(xué)生成膜等,，在有關(guān)國(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)中稱為覆層（coating）。 
覆層厚度測(cè)量已成為加工工業(yè)、表面工程質(zhì)量檢測(cè)的重要一環(huán),，是產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的*手段。為使產(chǎn)品化,，我國(guó)出口商品和涉外項(xiàng)目中，對(duì)覆層厚度有了明確的要求,。 
覆層厚度的測(cè)量方法主要有：楔切法,，光截法，電解法,，厚度差測(cè)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(cè)量法及渦流測(cè)量法等,。這些方法中前五種是有損檢測(cè),，測(cè)量手段繁瑣，速度慢,，多適用于抽樣檢驗(yàn),。 
x射線和β射線法是無(wú)接觸無(wú)損測(cè)量，但裝置復(fù)雜昂貴,，測(cè)量范圍較小,。因有放射源,，使用者必須遵守射線防護(hù)規(guī)范,。x射線法可測(cè)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(hào)大于3的鍍層測(cè)量。電容法僅在薄導(dǎo)電體的絕緣覆層測(cè)厚時(shí)采用,。 
隨著技術(shù)的日益進(jìn)步,，特別是近年來(lái)引入微機(jī)技術(shù)后，采用磁性法和渦流法的測(cè)厚儀向微型,、智能,、多功能、高精度,、實(shí)用化的方向進(jìn)了一步,。測(cè)量的分辨率已達(dá)0.1微米，精度可達(dá)到1%,，有了大幅度的提高,。它適用范圍廣,，量程寬、操作簡(jiǎn)便且價(jià)廉,，是工業(yè)和科研使用zui廣泛的測(cè)厚儀器,。 
采用無(wú)損方法既不破壞覆層也不破壞基材，檢測(cè)速度快,，能使大量的檢測(cè)工作經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行,。 
測(cè)量原理與儀器 
一． 磁吸力測(cè)量原理及測(cè)厚儀 
*磁鐵（測(cè)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一定比例關(guān)系，這個(gè)距離就是覆層的厚度,。利用這一原理制成測(cè)厚儀,，只要覆層與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大，就可進(jìn)行測(cè)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(cè)厚儀應(yīng)用zui廣。測(cè)厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼,，接力簧,，標(biāo)尺及自停機(jī)構(gòu)組成。磁鋼與被測(cè)物吸合后,，將測(cè)量簧在其后逐漸拉長(zhǎng),，拉力逐漸增大。當(dāng)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(dòng)完成這一記錄過(guò)程。不同的型號(hào)有不同的量程與適用場(chǎng)合,。 
這種儀器的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便,、堅(jiān)固耐用、不用電源,，測(cè)量前無(wú)須校準(zhǔn),，價(jià)格也較低，很適合車(chē)間做現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制,。 
二． 磁感應(yīng)測(cè)量原理 
采用磁感應(yīng)原理時(shí),，利用從測(cè)頭經(jīng)過(guò)非鐵磁覆層而流入鐵磁基體的磁通的大小，來(lái)測(cè)定覆層厚度,。也可以測(cè)定與之對(duì)應(yīng)的磁阻的大小,，來(lái)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(cè)厚儀，原則上可以有導(dǎo)磁基體上的非導(dǎo)磁覆層厚度,。一般要求基材導(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(cè)頭放在被測(cè)樣本上時(shí),，儀器自動(dòng)輸出測(cè)試電流或測(cè)試信號(hào)。早期的產(chǎn)品采用指針式表頭,，測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,，儀器將該信號(hào)放大后來(lái)指示覆層厚度。近年來(lái)的電路設(shè)計(jì)引入穩(wěn)頻,、鎖相,、溫度補(bǔ)償?shù)鹊匦录夹g(shù)，利用磁阻來(lái)調(diào)制測(cè)量信號(hào),。還采用設(shè)計(jì)的集成電路,，引入微機(jī)，使測(cè)量精度和重現(xiàn)性有了大幅度的提高（幾乎達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)）?，F(xiàn)代的磁感應(yīng)測(cè)厚儀,，分辨率達(dá)到0.1um，允許誤差達(dá)1%,，量程達(dá)10mm,。 
磁性原理測(cè)厚儀可應(yīng)用來(lái)測(cè)量鋼鐵表面的油漆層，瓷,、搪瓷防護(hù)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(cè)量原理 
高頻交流信號(hào)在測(cè)頭線圈中產(chǎn)生電磁場(chǎng),，測(cè)頭靠近導(dǎo)體時(shí),，就在其中形成渦流,。測(cè)頭離導(dǎo)電基體愈近,，則渦流愈大，反射阻抗也愈大,。這個(gè)反饋?zhàn)饔昧勘碚髁藴y(cè)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(lèi)測(cè)頭專門(mén)測(cè)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(cè)頭,。非磁性測(cè)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(yīng)原理比較,，主要區(qū)別是測(cè)頭不同,，信號(hào)的頻率不同，信號(hào)的大小,、標(biāo)度關(guān)系不同,。與磁感應(yīng)測(cè)厚儀一樣，渦流測(cè)厚儀也達(dá)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(cè)厚儀,，原則上對(duì)所有導(dǎo)電體上的非導(dǎo)電體覆層均可測(cè)量,，如航天航空器表面、車(chē)輛,、家電,、鋁合金門(mén)窗及其它鋁制品表面的漆，塑料涂層及陽(yáng)極氧化膜,。覆層材料有一定的導(dǎo)電性,，通過(guò)校準(zhǔn)同樣也可測(cè)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(lèi)任務(wù)還是采用磁性原理測(cè)量較為合適