涡流涂层测厚技术的基本原理和标准
一、涡流涂层测厚技术的基本原理
现代工程材料开发与应用实践表明,铝、铜、锌等各种有色金属材料及其合金材料在航空、建材、冶金、轻工、机械、仪表、化工等行业的广泛应用,往往都需借助氧化膜、油漆、喷塑、橡胶等表面覆盖层的防腐保护,延长其使用寿命。应用电涡流技术开发的涡流涂镀层测厚仪,则是无损测量上列非磁性金属基体上非导电覆盖层厚度的有效手段。
涡流涂层测厚仪的基本工作原理是:当测头与被测试样接触时,测头装置所产生的高频电磁场,使置于测头下面的金属导体产生涡流,其振幅和相位是导体与测头之间非导电覆盖层厚度的函数,即该涡流产生的交变电磁场会改变测头参数,而测头参数变量的大小则取决于涂镀层的厚度。通过测量测头参数变量的大小,并将这一电信号转换处理,即可得到被测涂镀层的厚度值。
二、涡流涂层测厚方法标准概况
对涡流测厚仪的标准、操作程序和影响测量精度的因素及其注意事项作了详细地阐述。其中有关影响测量精度因素的条款,应视作涡流涂镀层测厚仪开发应用必须遵循的指导性文件,这些影响测量精度的主要因素包括:
1、覆盖层厚度大于25μm时,其误差与覆盖层厚度近似成正比。
2、基体金属的电导率对测量有影响,它与基体金属材料成分及热处理方法有关。
3、任何一种测厚仪都要求基体金属有一个临界厚度,只有大于这个厚度,测量才不会受基体金属厚度的影响。
4、涡流测厚仪对试样测定存在边缘效应,即对靠近试样边缘或内转角处的测量是不可靠的。
5、试样的曲率对测量有影响,这种影响将随着曲率半径的减小明显地增大。
6、基体金属和覆盖层的表面粗糙度影响测量精度,粗糙程度增加,影响增大。
7、涡流测厚仪对妨碍测头与覆盖层表面紧密接触的附着物质敏感,因此测量前应清除测头和覆盖层表面的污物,测量时应使测头与测试表面保持恒压垂直接触。
什么是提离效应?
当检测线圈和被测材料之间的相对位置发生变化时,检测线圈在材料上产生的涡流密度就发生变化,涡流密度随检测线圈与材料之间的距离增大而减小,从而使得矢量点Q在显示平面上发生移动,这种现象叫作提离效应。运用这原理可以进行金属表面非金属涂层的测厚。
什么是填充系数?
检测探头与材料之间的耦合程度,填充系数越大,探头与材料耦合的越好,电磁感应效果越好,检测灵敏度越高。填充系数可以表示为η=(d/D)2; D--线圈内直径(mm);d--试件直径(mm)。
什么叫边缘和末端效应?
线圈上的磁场方向是向各个方向伸展的。当线圈达到被测试件边缘时,由于边缘信号的作用,涡流发生变化,这就叫做边缘效应。当检测线圈接近试件的始末两端时,常称作末端效应。
什么叫交流电流的趋肤效应?
当直流电流通过一圆柱体时,横截面上的电流密度均相同;而交流电通过圆柱体时,横截面各处的电流密度就不一样了,表面电流密度大,到圆柱体中心越小,这种现象称为趋肤效应。金属导体中通以交变电流,交变电流的密度在导体截面上的分布是以指数规律从表面向内部衰减的,其衰减律表达式如下:Jx=Joе-αx 式中:x--从表面算起的深度;Jx--导体中深度为x处的电流密度;Jo--导体表面的电流密度;α--衰减系数为(πfuμσ)1/2,f是频率,μ是磁导率,σ是电导率。上式说明,交变电流密度在导体横截面上的衰减与交变电流的频率、导体的磁导率、电导率等诸因素有关。杭州新凯检测技术有限公司/杭州无损检测设备/衢州涂层测厚仪由杭州新凯检测技术有限公司()提供。
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