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測量原理

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。

磁感應測量

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。近年來的電路設計引入穩(wěn)頻、鎖相、溫度補償?shù)鹊匦录夹g(shù)，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。

電渦流測量

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。

DRF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);

設有五個統(tǒng)計量:平均值(MEAN)、最大值(MAX)、最小值(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。

影響因素

有關(guān)說明

a 基體金屬磁性質(zhì)

磁性法測厚受基體金屬磁性變化的影響(在實際應用中，低碳鋼磁性的變化可以認為是輕微的)，為了避免熱處理和冷加工因素的影響，應使用與試件基體金屬具有相同性質(zhì)的標準片對儀器進行校準;亦可用待涂覆試件進行校準。

b 基體金屬電性質(zhì)

基體金屬的電導率對測量有影響，而基體金屬的電導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)的標準片對儀器進行校準。

c 基體金屬厚度

每一種儀器都有一個基體金屬的臨界厚度。大于這個厚度，測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

本儀器對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)角處進行測量是不可靠的。

e 曲率

試件的曲率對測量有影響。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量是不可靠的。

f 試件的變形

測頭會使軟覆蓋層試件變形，因此在這些試件上測出可靠的數(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測量有影響。粗糙程度增大，影響增大。粗糙表面會引起系統(tǒng)誤差和偶然誤差，每次測量時，在不同位置上應增加測量的次數(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位置校對儀器的零點;或用對基體金屬沒有腐蝕的溶液溶解除去覆蓋層后，再校對儀器的零點。