CN101614521A - 电容式金属内表面上的非导电涂层厚度测量方法及装置 - Google Patents

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马风雷
韦丽君
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Abstract

本发明提供一种电容式金属内表面上的非导电涂层厚度测量方法及装置，包括电容数字传感器和测量主机，测量极板是由固化在柔性体上的金属箔片构成；测量极板与电容数字转换器信号输入端连接，将电容信号转换成数字信号，通过I2C总线送至微处理器将处理的信号发送给测量主机中的单片机；单片机通过串行接口与微处理器连接，将接收的信号转换算成电容极板之间的距离，即得到被测涂层厚度。利用测量极板与被测基体、涂层之间产生的电容量作为检测信号，具有测头尺寸小、精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好等特点。本发明装置可以用于对测量装置的空间尺寸有一定限制的场合，测量的金属内表面最小直径为25mm，从而大大提高非导电涂层的质量。

Description

电容式金属内表面上的非导电涂层厚度测量方法及装置
技术领域
本发明提供一种电容式金属内表面上的非导电涂层厚度测量方法及装置，是对现有非导电涂层测量方法的改进，属于电子检测仪器技术领域。
背景技术
金属基体上的非导电涂层厚度的快速、准确、稳定地测量，是确保这些涂层质量的必要手段。这些涂层一般起防腐保护以及装饰美化作用，主要包括油漆、防腐涂料等。在汽车、家电、石油管道运输、化工容器等有广泛的应用。目前，测量非导电涂层厚度的典型方法是电感与电涡流式传感器，比如，用于汽车油漆层厚度测量的德国某公司生产的涂层厚度仪的测量头尺寸为80mm×Φ10mm，使用时测头必须与被测面垂直，所以，它能测量的最小直径要大于80，不能用于小直径的内表面涂层厚度测量。该方法在使用中存在一些不足：(1)由于传感线圈需要有一定的尺寸要求，传感器的体积比较大，不适合在对测量装置的空间尺寸有一定限制(金属内表面)的场合。(2)在强电磁干扰情况下，工作不稳定。
发明内容
本发明提供一种电容式金属内表面上的非导电涂层厚度测量方法及装置，解决了现有电感或电涡流式非导电涂层厚度测量仪存在的体积大，不便检测内表面涂层厚度的难题。
本发明的非金属涂层厚度测量方法：将两个探测极板分别放置在被测金属基体的非导电涂层表面的不同位置上，与金属基体构成串联的两个电容，电容信号送至电容数字转换器转换成数字信号送给微处理器，微处理器与测量主机中的单片机连接进行数据传递，测量主机的单片机将接收的信号换算成电容极板之间距离即得到涂层厚度，通过液晶显示并存储。
适用于本发明测量方法的装置，是由电容数字传感器和测量主机两部分构成，其中，电容数字传感器包括：两个测量极板、电容数字转换器、微处理器，测量极板是由固化在柔性体上的金属箔片构成；测量极板与电容数字转换器信号输入端连接，将电容信号转换成数字信号，通过I2C总线送至微处理器，微处理器将处理的信号发送给测量主机中的单片机；微处理器还对电容数字转换器发送控制信号，实现其功能配置。
测量主机包括：单片机、液晶显示、数据存储，单片机通过串行接口与微处理器连接，将接收的信号转换成电容极板之间距离，即得到被测涂层厚度，送至液晶显示并存储。同时，它可与上位机通过UBS口进行通讯，测量信息传到主计算机上，应用EXCEL文件的形式进行数据的整理和加工，从而进行数据统计计算和分析，生成统计分析所需的各种图表、曲线。
本发明装置用于测量时，将电容数字传感器的两个测量极板与被测涂层紧密接触，由于非导电的涂层的存在，两测量极板与被测涂层的金属基体就构成了一对串联电容，通过测量其数值的大小可以导出非导电涂层的厚度，即极板与基体的距离。
本发明的积极效果在于：利用测量极板与被测基体、涂层之间产生的电容量作为检测信号，测量电容和转换芯片之间为刚性连接，避免了引出的电缆上的寄生电容对信号的干扰，因此它抗干扰能力强、测量精度高。具有测头尺寸小、精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好等特点。本发明装置可以用于对测量装置的空间尺寸有一定限制的场合(测量的金属内表面最小直径为25mm)，如输油管内表面以及化工反应器内表面等的涂层厚度测量，从而大大提高非导电涂层的质量。
附图说明
图1本发明测量装置电路原理图。
具体实施方式
根据图1所示，本发明的测量装置，是由电容数字传感器和测量主机两部分构成，其中，电容数字传感器包括：两个测量极板、电容数字转换器(集成芯片AD7745)、微处理器(STC10F08XE)，测量极板是由固化在柔性体上的金属箔片构成，检测时可紧贴在被测工件的表面；测量极板与电容数字转换器信号输入端连接，将电容信号转换成数字信号，通过I2C总线送至微处理器(STC10F08XE)，微处理器(STC10F08XE)将处理的信号发送给测量主机中的单片机(STC10F12XE)中；微处理器(STC10F08XE)还对电容数字转换器发送控制信号，实现其功能配置。
测量主机包括：单片机(STC10F12XE)、液晶显示、数据存储，单片机通过串行接口与微处理器(STC10F08XE)连接，将接收的信号换算成测量极板之间距离，即得到被测涂层厚度，送至液晶显示并存储。同时，它可与上位机通过UBS口进行通讯，测量信息传到主计算机上，应用EXCEL文件的形式进行数据的整理和加工，从而进行数据统计计算和分析，生成统计分析所需的各种图表、曲线。

Claims (2)

1、一种电容式金属内表面上的非导电涂层厚度测量方法，将两个测量极板分别放置在被测金属基体的非导电涂层表面的不同位置上，与金属基体构成串联的两个电容，电容信号送至电容数字转换器转换成数字信号给微处理器，微处理器与测量主机中的单片机连接进行数据传递，单片机将接收的信号换算成电容极板之间的距离，即得到涂层厚度，再通过液晶显示并存储。
2、权利要求1所述方法制成的非导电涂层厚度测量装置，其特征在于由电容数字传感器和测量主机两部分构成，其中，
电容数字传感器包括：两个测量极板、电容数字转换器、微处理器，测量极板是由固化在柔性体上的金属箔片构成；测量极板与电容数字转换器信号输入端连接，将电容信号转换成数字信号，通过I2C总线送至微处理器，微处理器将处理的信号发送给测量主机中的单片机；微处理器还对电容数字转换器发送控制信号，实现其功能配置；
测量主机包括：单片机、液晶显示、数据存储，单片机通过串行接口与微处理器连接，将接收的信号转换算成电容极板之间的距离，即得到被测涂层厚度，再送至液晶显示并存储。
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