電磁及電渦流測厚原理及測厚儀

1、一.磁吸力測量原理及測厚儀（發(fā)布時間：2005-2-25 11:43:23 ）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(xué)生成膜等，在有關(guān)國家和國際標準中稱為覆層 （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)量標準的必備手段。 為使產(chǎn)品國際化，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，（3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（3射

2、線法是無接觸無損測量，但裝置復(fù)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。B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(dǎo)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 最廣泛的測厚儀器。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 永久磁鐵

3、（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(dǎo)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(yīng) 用最廣。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)

4、量控制。2 .磁感應(yīng)測量原理采用磁感應(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。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（如鋼上鍍銀）。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(yīng)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

5、測量信號。還采用專利設(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(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)用來精確測量鋼鐵表面的油漆層，瓷、搪瓷防 護層，塑料、橡膠覆層，包括銀銘在內(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。3 .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(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

6、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，例如鉗銀合金或其它新材料。與磁感應(yīng)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(yīng)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(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，塑料涂層及陽極氧化膜。覆層材料有一定的導(dǎo)電性，通 過校準同樣也可測量，但要求兩者的導(dǎo)電率之比至少相差 3-5倍（如 銅上鍍銘）。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 理測量較為合適。眾所周知，磁阻法是利用探頭與磁性基體（鐵基）之間的提離效應(yīng)。所以基體對其所測量的厚度有決定性的影響，鋼鐵中的化學(xué)物質(zhì)和其自身的粗糙度直接影響到磁通量的大小，如過被測物的基體的加工工藝與儀器校正鋼塊不一，或形狀大小不一都會導(dǎo)致測量誤差，尤其當膜層，30um。 而一般電鍍層的厚度不會超過30um。 而渦流法是比較適用對與電鍍層厚度的測量，大家通常所知的渦流法是屬于低頻的渦流，而低