測(cè)量原理
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，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，很適合車間做現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制。
磁感應(yīng)測(cè)量
采用磁感應(yīng)原理時(shí)，利用從測(cè)頭經(jīng)過非鐵磁覆層而流入鐵磁基體的磁通的大小，來測(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)放大后來指示覆層厚度。近年來的電路設(shè)計(jì)引入穩(wěn)頻、鎖相、溫度補(bǔ)償?shù)鹊匦录夹g(shù)，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)用來精確測(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。
電渦流測(cè)量
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。由于這類測(cè)頭專門測(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、車輛、家電、鋁合金門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，但這類任務(wù)還是采用磁性原理測(cè)量較為合適。
drf系列測(cè)厚儀特點(diǎn):
具有兩種測(cè)量方式:連續(xù)測(cè)量方式(continue)和單次測(cè)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(gè)統(tǒng)計(jì)量:平均值(mean)、最大值(max)、最小值(min)、測(cè)試次數(shù)(no.)、標(biāo)準(zhǔn)偏差(s.dev)
可進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和二點(diǎn)校準(zhǔn)，并可用基本校準(zhǔn)法對(duì)測(cè)頭的系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正;
具有存貯功能:可存貯300個(gè)測(cè)量值;
具有刪除功能:對(duì)測(cè)量中出現(xiàn)的單個(gè)可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除,也可刪除涂層測(cè)厚儀存貯區(qū)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行新的測(cè)量;
可設(shè)置限界:對(duì)限界外的測(cè)量值能自動(dòng)報(bào)警;
具有與pc機(jī)通訊的功能:可將測(cè)量值、統(tǒng)計(jì)值傳輸至pc機(jī)，以便涂層測(cè)厚儀對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)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(cuò)誤提示功能;
具有自動(dòng)關(guān)機(jī)功能。
影響因素
有關(guān)說明
a 基體金屬磁性質(zhì)
磁性法測(cè)厚受基體金屬磁性變化的影響(在實(shí)際應(yīng)用中，低碳鋼磁性的變化可以認(rèn)為是輕微的)，為了避免熱處理和冷加工因素的影響，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(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn);亦可用待涂覆試件進(jìn)行校準(zhǔn)。
b 基體金屬電性質(zhì)
基體金屬的電導(dǎo)率對(duì)測(cè)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(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。
c 基體金屬厚度
每一種儀器都有一個(gè)基體金屬的臨界厚度。大于這個(gè)厚度，測(cè)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(duì)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)角處進(jìn)行測(cè)量是不可靠的。
e 曲率
試件的曲率對(duì)測(cè)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(cè)量是不可靠的。
f 試件的變形
測(cè)頭會(huì)使軟覆蓋層試件變形，因此在這些試件上測(cè)出可靠的數(shù)據(jù)。
g 表面粗糙度
基體金屬和覆蓋層的表面粗糙程度對(duì)測(cè)量有影響。粗糙程度增大，影響增大。粗糙表面會(huì)引起系統(tǒng)誤差和偶然誤差，每次測(cè)量時(shí)，在不同位置上應(yīng)增加測(cè)量的次數(shù)，以克服這種偶然誤差。如果基體金屬粗糙，還必須在未涂覆的粗糙度相類似的基體金屬試件上取幾個(gè)位置校對(duì)儀器的零點(diǎn);或用對(duì)基體金屬?zèng)]有腐蝕的溶液溶解除去覆蓋層后，再校對(duì)儀器的零點(diǎn)。
g 磁場(chǎng)
周圍各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)，會(huì)嚴(yán)重地干擾磁性法測(cè)厚工作。
h 附著物質(zhì)
本儀器對(duì)那些妨礙測(cè)頭與覆蓋層表面緊密接觸的附著物質(zhì)敏感，因此，必須清除附著物質(zhì)，以保證儀器測(cè)頭和被測(cè)試件表面直接接觸。
i 測(cè)頭壓力
測(cè)頭置于試件上所施加的壓力大小會(huì)影響測(cè)量的讀數(shù)，因此，要保持壓力恒定。
j 測(cè)頭的取向
測(cè)頭的放置方式對(duì)測(cè)量有影響。在測(cè)量中，應(yīng)當(dāng)使測(cè)頭與試樣表面保持垂直。