覆层测厚仪的测量原理

覆层测厚仪的测量原理

        在现实生活中，材料覆盖层的测量逐渐引入微机技术，磁法、涡流法测厚仪向微型化、智能化、多功能化、高精度化、实用化方向发展。测量分辨率达到0.1微米，精度可达1%。它适用范围广、范围广、操作方便、价格低廉，是工业和科研中广泛使用的测厚仪器。而且是无损测量，既不损伤涂层也不损伤基体，检测速度快，可以经济地进行大量检测。其基本原理是结构由磁钢、继电器弹簧、尺子和自停机构组成。磁铁与被测物体吸合后，测量弹簧逐渐拉长，拉力逐渐增大。当拉力刚好大于吸力时，可以通过记录磁钢分离瞬间的拉力来获得涂层的厚度。
        测量原理
        一、磁引力测量原理及测厚仪
        磁铁（探头）和导磁钢之间的吸力与它们之间的距离成正比，这个距离就是层厚。利用这个原理制作测厚仪，只要涂层与基材的磁导率差异足够大，就可以进行测量。鉴于大多数工业产品是由结构钢和热轧和冷轧钢板冲压成型的，磁测厚仪被广泛使用。不同的型号有不同的范围和适用场合。
        该仪器的特点是操作简单、坚固耐用、无需电源、测量前无需校准、价格低廉，非常适合车间进行现场质量控制。
         2、磁感应测量原理
        当采用磁感应原理时，涂层的厚度是通过从探头通过非铁磁涂层流入铁磁基体的磁通量的大小来测量的。也可以测量相应磁阻的大小来表示涂层的厚度。涂层越厚，磁阻越大，磁通量越小。利用磁感应原理的测厚仪，原则上可以在导磁基材上具有非导磁涂层的厚度。一般要求基材的磁导率在500以上。如果包层材料也有磁性，则要求与基材的磁导率差异足够大（如钢上镀镍）。当软芯上带有线圈的探头放在待测样品上时，仪器自动输出测试电流或测试信号。早期产品采用指针式头，测量感强根据电动势的大小，仪器放大信号，然后指示涂层的厚度。近年来，电路设计引入了稳频、锁相、温度补偿等新技术，利用磁阻调制测量信号。还采用了所设计的集成电路，并引入了微机，使测量精度和再现性有了很大的提高（几乎一个数量级）。现代磁感应测厚仪分辨率可达0.1um，允许误差可达1%，量程可达10mm。
        磁原理测厚仪可用于测量钢材表面的油漆层、瓷器和搪瓷的保护层、塑料和橡胶的涂层、包括镍铬在内的各种有色金属的电镀层以及各种化工石油防腐。涂层。
        三、涡流测量原理
        高频交流信号在探头线圈中产生电磁场，当探头靠近导体时，在其中形成涡流。探头离导电基板越近，涡流越大，反射阻抗越大。这种反馈作用表征了探针与导电基板之间的距离，即导电基板上非导电涂层的厚度。由于这些探头设计用于测量非铁磁性金属基材上的涂层厚度，因此它们通常被称为非磁性探头。非磁性探头使用高频材料作为线圈芯，如铂镍合金或其他新材料。与磁感应原理相比，主要区别在于探头不同，信号频率不同，信号的大小和比例关系不同。与磁感应测厚仪一样，涡流测厚仪也实现了0.1um的高分辨率，1%的允许误差，10mm的量程。
        采用涡流原理的测厚仪原理上可以测量所有导体上的非导电涂层，如航天飞机、车辆、家用电器、铝合金门窗等铝制品表面的油漆、塑料涂层和阳极氧化膜。覆层材料具有一定的电导率，也可以通过校准来测量，但要求两者的电导率之比至少相差3-5倍（如铜上镀铬）。钢基体虽然也是电导体，但更适合用磁原理来测量这类任务。