CN209355858U - 利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置，包括电源模块、信号处理模块、显示模块和探头，其中，所述探头设有探头接口端、接口卡槽、密封护套、磁性组件、芯片组件和探头底座，所述磁性组件和芯片组件设置在所述密封护套内，所述探头底座通过螺纹与所述密封护套连接；该装置还包括与所述探头组合使用的磁性元件，测量目标置于所述磁性元件与所述探头底座之间。实施本实用新型的测厚装置，具有以下有益效果：可用于测定如复合材料、吹塑部件、薄片、玻璃基板等非电磁材料的厚度，也可用于测量磁性材料表面非磁性覆盖层的厚度。

Description

利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置

技术领域

本实用新型涉及非电磁材料的厚度测量装置领域，更具体地，涉及一种利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置。

背景技术

厚度测量在工业检测和质量安全领域中扮演着越来越重要的角色。有些构件在制造和检修时必须测量其厚度，以便了解材料的厚薄规格、各点均匀度等，比如吹塑部件、薄片、玻璃基板、碳纤维复合材料薄板的厚度测量等；有时则要测定材料表面的覆盖层厚度，以便了解磨损程度和腐蚀等情况，从而保证产品质量和生产安全，比如钢结构、钢管、压力容器等的防腐镀层厚度的测量。

根据测定原理的不同，目前常用的测厚方法有超声法、辐射法、电磁法等几种。

超声波测厚方法有反射法和穿透法两种，利用超声波在介质中的传输时间(超声波仪会记录时间信息)和传播速度(需要预先知道)即可计算材料的厚度，常用于测量锅炉锅筒、受热面管子、管道等不锈钢材料的厚度。超声波测厚的优点是携带简单、使用方便，然而其缺点也很明显：需要耦合剂，对材料表面清洁度有一定要求；由于超声波近场效应的影响，一般厚度在5mm以下的薄件测厚结果是不可靠的；不太好测量如塑料件、玻璃板等声衰减非常大的非金属材料的厚度；对于不能确定声速的材料无法进行厚度测量。

辐射法测厚方法是利用物质厚度不同对辐射的吸收与散射不同的原理，可以测定薄钢板、薄铜板、薄铝板、硅钢片、合金片等金属材料及橡胶片、塑料膜、纸张等的厚度。常用的辐射法测厚有X射线、γ射线、β射线测厚等，使用起来不太方便，而且对人体具有潜在的危害性。

电磁测厚方法包括涡流测厚、磁性测厚等。涡流测厚是指当载有高频电流的探头线圈置于被测金属表面时，由于高频磁场的作用而使金属体内产生涡流，此涡流产生的磁场又反作用于探头线圈，使其阻抗发生变化，此变化量与探头线圈离金属表面的距离(即覆盖层的厚度)有关，因而根据探头线圈阻抗的变化可间接测量金属表面覆盖层的厚度，常用于测定铝材上的氧化膜或铝、铜表面上其他绝缘覆盖层的厚度。磁性测厚法是指在测定各种导磁材料的磁阻时，测定值会因其表面非导磁覆盖层厚度的不同而发生变化，利用这种变化即可测知覆盖层厚度值，常用于测定铁磁金属表面上的喷铝层、塑料层、电镀层、磷化层、油漆层等的厚度。由此可见，常规的电磁测厚方法一般用于测量电磁材料基体上的镀层厚度，而对于电磁材料自身的厚度或不带电磁材料基体的非电磁材料(如塑料膜、玻璃板等)厚度的测量无能为力。

综上所述，对于测定如复合材料、吹塑部件、薄片、玻璃基板等非电磁材料的厚度，以上常用厚度测量方法都不太合适，而本实用新型提出的基于霍尔效应的测厚装置可以满足这样的测厚需求。

发明内容

为了进一步满足如复合材料、吹塑部件、薄片、玻璃基板等非电磁材料厚度或磁性材料表面覆盖层厚度的实际测量需求，本实用新型提供了一种利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置，其成本低、精度高，能快速有效的测量非电磁材料或磁性材料表面覆盖层的厚度。

本实用新型装置包括电源模块、信号处理模块、显示模块和探头，其中，所述探头设有探头接口端、接口卡槽、密封护套、磁性组件、芯片组件和探头底座，所述磁性组件和芯片组件设置在所述密封护套内，所述探头底座通过螺纹与所述密封护套连接；该装置还包括与所述探头组合使用的磁性元件，测量目标置于所述磁性元件与所述探头底座之间；所述信号处理模块通过信号线与所述探头连接。

所述探头内设有磁铁和线性霍尔芯片，所述磁铁安装在所述密封护套内的磁铁槽中形成磁性组件；所述线性霍尔芯片安装在所述密封护套内的芯片槽中形成芯片组件，所述芯片组件靠近所述探头底座，所述磁性组件位于所述芯片组件上方1mm至2mm处。

所述电源模块包括双电路通道，所述双电路通道分别与所述磁性组件和芯片组件连接，各电路通道可独立开关、电流大小可调。

所述磁铁是电磁铁或永久磁铁，若测量目标较厚造成显示数据较弱时，可增大电磁铁的励磁电流或者增加永久磁铁的数量来加强磁性。

所述线性霍尔芯片可根据高精度测量、大量程测量、高稳定测量的实际需求采用不同的型号。

所述磁性元件为球形、圆盘形、线形中的任意一种结构。

所述测量目标是非电磁材料或磁性材料上的非金属镀层。在测量厚度时，将探头底座放置在测量目标一侧，将磁性元件放置在测量目标另一侧。受磁力作用，磁性元件会被吸附在与探头底座对应的另一侧位置。测量目标的厚度会造成磁铁与磁性元件间磁通量的变化，进而引起霍尔电压的变化，不同的材料厚度对应不同的霍尔电压。校准并建立厚度与霍尔电压的关系曲线后储存在信号处理模块中。信号处理模块接收到芯片组件反馈的霍尔电压信号，若接收到的反馈信号很微弱，则通过显示模块显示电信号微弱，可通过调整电磁铁的励磁电流的大小或调整永久磁铁的个数，以及调整磁性元件的结构(球形、圆盘形或线形)或大小来增强磁通量从而增大霍尔电压信号；若接收到的反馈信号足够强，则根据霍尔电压值及其变化量即可计算得到相应的测量目标的厚度，最后通过显示模块显示测量目标的厚度值。

附图说明

图1为本实用新型实施例的装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例的探头结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例作进一步说明。

结合图1、图2所示，本实施例的装置包括电源模块、信号处理模块、显示模块和探头，其中，所述探头设有探头接口端1、接口卡槽2、密封护套3、磁性组件4、芯片组件5和探头底座6，所述磁性组件4和芯片组件5设置在所述密封护套3内，所述探头底座6通过螺纹与所述密封护套3连接；该装置还包括与所述探头组合使用的磁性元件8，测量目标7置于所述磁性元件8与所述探头底座6之间；所述信号处理模块通过信号线与所述探头连接。

所述探头内设有磁铁和线性霍尔芯片，所述磁铁安装在所述密封护套3内的磁铁槽中形成磁性组件4；所述线性霍尔芯片安装在所述密封护套3内的芯片槽中形成芯片组件5，所述芯片组件5靠近所述探头底座6，所述磁性组件4位于所述芯片组件5上方1mm至2mm处。

所述电源模块包括双电路通道，所述双电路通道分别与所述磁性组件4和芯片组件5连接，各电路通道可独立开关、电流大小可调。

所述磁铁是电磁铁或永久磁铁。本实施例的磁铁是永久磁铁，因此将与磁性组件4相连的电路通道关闭。若使用电磁铁，则需打开与磁性组件4相连的电路通道，并根据信号处理模块和显示模块反馈的情况调节电流的大小。

本实施例的测量目标7是非电磁材料，磁性元件8是钢珠。在使用本实施例的装置对非电磁材料进行测厚时，先通过探头接口端1及接口卡槽2与电源模块、信号处理模块和显示模块相连。将探头底座6放置在非电磁材料的一侧，在非电磁材料的另一侧放置钢珠。受磁力作用，钢珠会被吸附在与探头底座6对应的另一侧位置。非电磁材料的厚度即钢珠与探头底座6的距离会影响磁性组件4的磁场，从而影响芯片组件5产生的霍尔电压。校准并建立厚度与霍尔电压的关系曲线后储存在信号处理模块中。信号处理模块接收到芯片组件5反馈的霍尔电压信号，若接收到的反馈信号很微弱，则通过显示模块显示电信号微弱，可通过调整永久磁铁的个数或调整钢珠的大小来增强磁通量从而增大霍尔电压信号；若接收到的反馈信号足够强，则根据霍尔电压值及其变化量即可计算得到非电磁材料的厚度，最后通过显示模块显示厚度值。

在本实用新型的其他实施例中，磁性元件8是钢制圆盘或钢线，以满足不同尺寸的非磁性材料厚度的测量需求。

在本实用新型的其他实施例中，测量目标7是磁性材料上的非金属镀层，此时，磁性材料本身即可用作磁性元件，进而不必额外设置磁性元件。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置，其特征在于，包括电源模块、信号处理模块、显示模块和探头，其中，所述探头设有探头接口端(1)、接口卡槽(2)、密封护套(3)、磁性组件(4)、芯片组件(5)和探头底座(6)，所述磁性组件(4)和芯片组件(5)设置在所述密封护套(3)内，所述探头底座(6)通过螺纹与所述密封护套(3)连接；该装置还包括与所述探头组合使用的磁性元件(8)，测量目标(7)置于所述磁性元件(8)与所述探头底座(6)之间；所述信号处理模块通过信号线与所述探头连接。

2.根据权利要求1所述的利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置，其特征在于，所述探头内设有磁铁和线性霍尔芯片，所述磁铁安装在所述密封护套(3)内的磁铁槽中形成磁性组件(4)；所述线性霍尔芯片安装在所述密封护套(3)内的芯片槽中形成芯片组件(5)，所述芯片组件(5)靠近所述探头底座(6)，所述磁性组件(4)位于所述芯片组件(5)上方1mm至2mm处。

3.根据权利要求1或2所述的利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置，其特征在于，所述电源模块包括双电路通道，所述双电路通道分别与所述磁性组件(4)和芯片组件(5)连接，各电路通道可独立开关、电流大小可调。

4.根据权利要求2所述的利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置，其特征在于，所述磁铁是电磁铁或永久磁铁，若测量目标较厚造成显示数据较弱时，可增大电磁铁的励磁电流或者增加永久磁铁的数量来加强磁性。

5.根据权利要求2所述的利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置，其特征在于，所述线性霍尔芯片可根据高精度测量、大量程测量、高稳定测量的实际需求采用不同的型号。

6.根据权利要求1所述的利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置，其特征在于，所述磁性元件(8)为球形、圆盘形、线形中的任意一种结构。

7.根据权利要求1所述的利用霍尔效应测量非电磁材料厚度的装置，其特征在于，所述测量目标(7)是非电磁材料或磁性材料上的非金属镀层。