JPH07332916A - 膜厚計 - Google Patents
膜厚計Info
- Publication number
- JPH07332916A JPH07332916A JP13045694A JP13045694A JPH07332916A JP H07332916 A JPH07332916 A JP H07332916A JP 13045694 A JP13045694 A JP 13045694A JP 13045694 A JP13045694 A JP 13045694A JP H07332916 A JPH07332916 A JP H07332916A
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- Japan
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- film thickness
- magnetic
- thickness meter
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 実用的な周波数の電流を用いて磁性被膜の膜
厚を精度良く計測する膜厚計を提供すること。 【構成】 磁性コアに巻いた1次コイルと被膜近傍の磁
界の変化を検出するよう被膜に近接した2次コイルの組
み合わせを有する膜厚計。 【効果】 金属板上の磁性被膜の膜厚計測が実用化され
る。
厚を精度良く計測する膜厚計を提供すること。 【構成】 磁性コアに巻いた1次コイルと被膜近傍の磁
界の変化を検出するよう被膜に近接した2次コイルの組
み合わせを有する膜厚計。 【効果】 金属板上の磁性被膜の膜厚計測が実用化され
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属板または金属管など
に施された磁性金属被膜の厚さを測定する装置に関す
る。
に施された磁性金属被膜の厚さを測定する装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術とその問題点】金属板を電気接点材料とし
て用いる場合、防錆性/耐腐食性/耐摩耗性の観点から
ニッケルなどのメッキ処理を施す必要がある。このメッ
キ材料の組成や厚さの品質管理を適切に行うことが求め
られている。しかし、ニッケルは磁性を有するため、被
膜の厚さを計測する場合に、金属板上の絶縁塗料の厚さ
や磁性金属板上の非磁性金属被膜の厚さを測定するため
の渦電流式膜厚計や電磁式膜厚計を転用することは以下
に述べるような困難を伴う。渦電流式膜厚計は、強磁性
体の丸棒にコイルを巻いてプローブを構成し、交流電流
を流して測定対象金属板表面に垂直に近接させるとき、
金属内には磁束を打ち消すような渦電流が発生し、コイ
ル内に発生する誘導逆電圧が減少し、より大きな電流が
流れるようになる。この結果、測定対象金属とプローブ
の距離に応じてコイルのインピーダンスが変化するよう
に観測される。電磁式膜厚計は、より低い周波数の電流
を流したプローブを測定対象鉄板に近接させたとき、プ
ローブが鉄板に与える磁場による鉄板の磁化の大きさが
近接距離すなわち絶縁塗料厚に依存し、より大きなコイ
ル電流が流れるようになる。ところが、いずれの場合
も、金属上の被膜の材料が磁性を有する場合にはこの測
定精度は著しく低くなる。従来の膜厚計による計測にお
いて数値計算で求めたニッケル被膜の厚さに対するイン
ピーダンスを、塗料膜(□)や銅メッキ被膜(〇)に対
するインピーダンスと比較すると、図2のカーブ(△)
で示すように平坦で且つ振動的な計測結果となり実用に
適さない。
て用いる場合、防錆性/耐腐食性/耐摩耗性の観点から
ニッケルなどのメッキ処理を施す必要がある。このメッ
キ材料の組成や厚さの品質管理を適切に行うことが求め
られている。しかし、ニッケルは磁性を有するため、被
膜の厚さを計測する場合に、金属板上の絶縁塗料の厚さ
や磁性金属板上の非磁性金属被膜の厚さを測定するため
の渦電流式膜厚計や電磁式膜厚計を転用することは以下
に述べるような困難を伴う。渦電流式膜厚計は、強磁性
体の丸棒にコイルを巻いてプローブを構成し、交流電流
を流して測定対象金属板表面に垂直に近接させるとき、
金属内には磁束を打ち消すような渦電流が発生し、コイ
ル内に発生する誘導逆電圧が減少し、より大きな電流が
流れるようになる。この結果、測定対象金属とプローブ
の距離に応じてコイルのインピーダンスが変化するよう
に観測される。電磁式膜厚計は、より低い周波数の電流
を流したプローブを測定対象鉄板に近接させたとき、プ
ローブが鉄板に与える磁場による鉄板の磁化の大きさが
近接距離すなわち絶縁塗料厚に依存し、より大きなコイ
ル電流が流れるようになる。ところが、いずれの場合
も、金属上の被膜の材料が磁性を有する場合にはこの測
定精度は著しく低くなる。従来の膜厚計による計測にお
いて数値計算で求めたニッケル被膜の厚さに対するイン
ピーダンスを、塗料膜(□)や銅メッキ被膜(〇)に対
するインピーダンスと比較すると、図2のカーブ(△)
で示すように平坦で且つ振動的な計測結果となり実用に
適さない。
【0003】
【問題点解決のための手段、作用効果及び実施例】本発
明の目的は、金属板上の磁性被膜の厚さを計測する膜厚
計を提供することである。本発明によれば、1次コイル
と2次コイルの組み合わせを有するプローブを用いて被
膜近傍の磁界の変化を実用的な周波数の電流を検出し磁
性被膜の膜厚を精度良く計測する膜厚計を提供すること
ができる。
明の目的は、金属板上の磁性被膜の厚さを計測する膜厚
計を提供することである。本発明によれば、1次コイル
と2次コイルの組み合わせを有するプローブを用いて被
膜近傍の磁界の変化を実用的な周波数の電流を検出し磁
性被膜の膜厚を精度良く計測する膜厚計を提供すること
ができる。
【0004】本発明のさらに詳細な構成は以下の説明に
よってさらに明らかにされよう。図1は、本発明による
膜厚計の原理を示し、棒状磁性体コア11に卷回された
1次コイル12と測定対象金属板13の表面により近接
する位置に卷回され、コア及び被膜14を通過して漏洩
する磁束のうち金属板表面に平行な成分Brの変化を検
出するように配置した2次コイル15を有している。正
弦波発振回路21は1200Hzの正弦波信号を発信す
る。通常用いられる正弦波発振回路から出力される信号
波形には歪み、すなわち目的とする周波数以外の成分が
多く含まれているため、これら不要成分除去のため、バ
ンドパスフィルタ22を通過させる。コイルに流す電流
を得るためコイルドライブ回路23は、電流増幅作用を
有し、棒状磁性体コア11に卷回された1次コイル12
に1200Hzの電流が流れる。棒状磁性体コア11に
卷回された2次コイル15により検出される電圧Vは増
幅回路31により増幅され、バンドパスフィルタ32に
よりノイズが除去され、増幅回路33によりさらに増幅
される。この信号の交流電圧を直流電圧に変換するAC
/DC変換回路34の出力は、アナログ信号をデジタル
信号に変換するAD変換回路35に与えられる。あらか
じめ既知の膜厚を有する磁性被膜の計測データを記憶す
るメモリー38に接続された演算装置36は、補間法に
よりこのデジタル信号に対応する膜厚を演算し、表示器
37に表示する。
よってさらに明らかにされよう。図1は、本発明による
膜厚計の原理を示し、棒状磁性体コア11に卷回された
1次コイル12と測定対象金属板13の表面により近接
する位置に卷回され、コア及び被膜14を通過して漏洩
する磁束のうち金属板表面に平行な成分Brの変化を検
出するように配置した2次コイル15を有している。正
弦波発振回路21は1200Hzの正弦波信号を発信す
る。通常用いられる正弦波発振回路から出力される信号
波形には歪み、すなわち目的とする周波数以外の成分が
多く含まれているため、これら不要成分除去のため、バ
ンドパスフィルタ22を通過させる。コイルに流す電流
を得るためコイルドライブ回路23は、電流増幅作用を
有し、棒状磁性体コア11に卷回された1次コイル12
に1200Hzの電流が流れる。棒状磁性体コア11に
卷回された2次コイル15により検出される電圧Vは増
幅回路31により増幅され、バンドパスフィルタ32に
よりノイズが除去され、増幅回路33によりさらに増幅
される。この信号の交流電圧を直流電圧に変換するAC
/DC変換回路34の出力は、アナログ信号をデジタル
信号に変換するAD変換回路35に与えられる。あらか
じめ既知の膜厚を有する磁性被膜の計測データを記憶す
るメモリー38に接続された演算装置36は、補間法に
よりこのデジタル信号に対応する膜厚を演算し、表示器
37に表示する。
【0005】図3は、被膜に対して垂直な方向の磁束密
度Bzを数値計算で求めた値の変化を示し、膜厚に対し
てほとんど変化がないことが判る。
度Bzを数値計算で求めた値の変化を示し、膜厚に対し
てほとんど変化がないことが判る。
【0006】図4は、被膜に対して平行な方向Brの磁
束密度を数値計算で求めた値の変化を示し、図3に比較
して、膜厚変化に対して敏感なことが判る。従来の膜厚
計では、棒状磁性体コアに卷回されたコイルに流れる電
流が膜厚に応じて変化することを検出していたので、被
膜に垂直な方向の磁束密度Bzの変化を求めていたこと
になる。
束密度を数値計算で求めた値の変化を示し、図3に比較
して、膜厚変化に対して敏感なことが判る。従来の膜厚
計では、棒状磁性体コアに卷回されたコイルに流れる電
流が膜厚に応じて変化することを検出していたので、被
膜に垂直な方向の磁束密度Bzの変化を求めていたこと
になる。
【0007】図5は、図1に示す実施例の構成を用い
て、2次コイルの出力電圧を数値計算で求めた値を示
し、膜厚に対する単調増加出力電圧を検出でき、ロック
インアンプを用いた精密な測定により膜厚を計測できる
ことが理解されよう。上述のごとく本発明による膜厚計
は、1次コイルと2次コイルの組み合わせを有するプロ
ーブを用いて被膜近傍の磁界の変化を実用的な周波数の
電流検出し磁性被膜の膜厚を精度良く計測するものであ
るが、1次コイルと2次コイルの配置については次のよ
うに規定することができる。すなわち、1次コイル12
は棒状磁性体コア11により大きな磁束密度を与えるよ
う近接して卷回されるのに対して、2次コイル15は被
膜に平行な磁束成分Brの変化を検出するようにより被
膜に近接して卷回される。
て、2次コイルの出力電圧を数値計算で求めた値を示
し、膜厚に対する単調増加出力電圧を検出でき、ロック
インアンプを用いた精密な測定により膜厚を計測できる
ことが理解されよう。上述のごとく本発明による膜厚計
は、1次コイルと2次コイルの組み合わせを有するプロ
ーブを用いて被膜近傍の磁界の変化を実用的な周波数の
電流検出し磁性被膜の膜厚を精度良く計測するものであ
るが、1次コイルと2次コイルの配置については次のよ
うに規定することができる。すなわち、1次コイル12
は棒状磁性体コア11により大きな磁束密度を与えるよ
う近接して卷回されるのに対して、2次コイル15は被
膜に平行な磁束成分Brの変化を検出するようにより被
膜に近接して卷回される。
【0008】本発明による膜厚計のさらに別の態様とし
て、図1により了解されるように、1次コイルを巻いた
磁性体コアの外側に2次コイルを金属板表面に近接し得
る構成を取ればよい。また、発振回路21、フィルタ2
2、コイルドライブ回路を用いて1次コイルに流す交流
電流の周波数は1200Hzに限定されず、渦電流損失
に影響され難い600Hzから5000Hzまでのいず
れでも良い。また、図1に示す回路構成のうち、バンド
パスフィルタ22及び32、増幅回路31及び33、コ
イルドライブ回路23は省くことが可能であることは言
うまでもない。
て、図1により了解されるように、1次コイルを巻いた
磁性体コアの外側に2次コイルを金属板表面に近接し得
る構成を取ればよい。また、発振回路21、フィルタ2
2、コイルドライブ回路を用いて1次コイルに流す交流
電流の周波数は1200Hzに限定されず、渦電流損失
に影響され難い600Hzから5000Hzまでのいず
れでも良い。また、図1に示す回路構成のうち、バンド
パスフィルタ22及び32、増幅回路31及び33、コ
イルドライブ回路23は省くことが可能であることは言
うまでもない。
【0009】図6および図7は、本発明による別の実施
例を示し、それぞれコイル41、42はプローブ11と
同心円上であって磁性被膜14に近接した位置で、被膜
に対して平行な方向Brの磁束密度を計測できるように
卷回されている。図6はプローブの軸を中心とする2つ
の同心円上に2回ずつ、12の放射方向に合計24個の
ループの2次コイル41を構成する実施例を示し、図7
は12個のループの2次コイル42の実施例を示す。こ
れらの数値は任意に選ぶことができ、図1の2次コイル
のループは1個になっていることが理解されよう。
例を示し、それぞれコイル41、42はプローブ11と
同心円上であって磁性被膜14に近接した位置で、被膜
に対して平行な方向Brの磁束密度を計測できるように
卷回されている。図6はプローブの軸を中心とする2つ
の同心円上に2回ずつ、12の放射方向に合計24個の
ループの2次コイル41を構成する実施例を示し、図7
は12個のループの2次コイル42の実施例を示す。こ
れらの数値は任意に選ぶことができ、図1の2次コイル
のループは1個になっていることが理解されよう。
【0010】図8及び図9は、本発明によるさらに別の
実施例を示し、磁性被膜52のメッキを内側に有する鉄
管51に対して、一端53が管壁方向に末広がりに鉄管
51の内径より若干小さい直径を有し、1次コイル54
と2次コイル55を巻いたプローブ56を挿入して内側
の被膜厚を計測するための構成である。1次コイル54
は、図1の構成と同様に、プローブに密接して巻き、2
次コイル55は(図9のコイル位置断面図に示すよう
に)外側ループを被膜に近接した位置とし、内側ループ
を1次コイルの外側に位置するよう構成する。これは、
本発明の被膜近傍で被膜に平行な磁束成分Brの変化を
検出するために必要となる条件である。
実施例を示し、磁性被膜52のメッキを内側に有する鉄
管51に対して、一端53が管壁方向に末広がりに鉄管
51の内径より若干小さい直径を有し、1次コイル54
と2次コイル55を巻いたプローブ56を挿入して内側
の被膜厚を計測するための構成である。1次コイル54
は、図1の構成と同様に、プローブに密接して巻き、2
次コイル55は(図9のコイル位置断面図に示すよう
に)外側ループを被膜に近接した位置とし、内側ループ
を1次コイルの外側に位置するよう構成する。これは、
本発明の被膜近傍で被膜に平行な磁束成分Brの変化を
検出するために必要となる条件である。
【0011】図10、図11及び図12は、本発明によ
るさらに別の実施例を示し、図9の実施例と同様に、磁
性被膜52のメッキを内側に有する鉄管51に対して、
一端53が管壁方向に末広がりに鉄管51の内径より若
干小さい直径を有し、1次コイル54を巻いたプローブ
56を挿入し、(図12の外観図に示すように)プロー
ブの一端53よりもさらに先に離れた位置に被膜と近接
した2次コイル66を配置することにより、鉄管51内
側の被膜厚を計測するための構成である。2次コイル5
5は(図11のコイル位置断面図に示すように)1回の
み巻いてもよく、図9のように2回巻いても、また図6
及び図7のようにさらに多く巻いてもよい。
るさらに別の実施例を示し、図9の実施例と同様に、磁
性被膜52のメッキを内側に有する鉄管51に対して、
一端53が管壁方向に末広がりに鉄管51の内径より若
干小さい直径を有し、1次コイル54を巻いたプローブ
56を挿入し、(図12の外観図に示すように)プロー
ブの一端53よりもさらに先に離れた位置に被膜と近接
した2次コイル66を配置することにより、鉄管51内
側の被膜厚を計測するための構成である。2次コイル5
5は(図11のコイル位置断面図に示すように)1回の
み巻いてもよく、図9のように2回巻いても、また図6
及び図7のようにさらに多く巻いてもよい。
【0012】以上のべた各実施例の説明から理解される
ように、計測できる金属の形状は様々な態様が考えら
れ、それに対応するプローブの形状、コイルの形状と巻
き数及び配置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれ
ばいかなる組み合わせを採用しても、磁性被膜の厚さを
精度良く計測できるのである。
ように、計測できる金属の形状は様々な態様が考えら
れ、それに対応するプローブの形状、コイルの形状と巻
き数及び配置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれ
ばいかなる組み合わせを採用しても、磁性被膜の厚さを
精度良く計測できるのである。
【図1】本発明による膜厚計の構成を示す図。
【図2】従来の膜厚計により計測されるコイルのインピ
ーダンスを示す図。
ーダンスを示す図。
【図3】従来の膜厚計により計測される被膜表面に垂直
な磁束密度を示す図。
な磁束密度を示す図。
【図4】従来の膜厚計により計測される被膜表面に平行
な磁束密度を示す図。
な磁束密度を示す図。
【図5】本発明による膜厚計により計測される出力電圧
を示す図。
を示す図。
【図6】本発明による膜厚計の別の実施例の構成を示す
図。
図。
【図7】本発明による膜厚計のさらに別の実施例の構成
を示す図。
を示す図。
【図8】本発明による膜厚計のさらに別の実施例の構成
を示す図。
を示す図。
【図9】図8に示す膜厚計の2次コイルの形状を示す
図。
図。
【図10】本発明による膜厚計のさらに別の実施例の構
成を示す図。
成を示す図。
【図11】図10に示す膜厚計の2次コイルの形状を示
す図。
す図。
【図12】図10に示す膜厚計の外観を示す図。
11、56 磁性体コア 12、54 1次コイル 13 金属板 14 磁性被膜 15、55、66 2次コイル 21 正弦波発振回路 22 バンドパスフィルタ 23 コイルドライブ回路 31 増幅回路 32 バンドパスフィルタ 33 増幅回路 34 AC/DC変換回路 35 A/D変換回路 36 演算装置 37 表示器 38 メモリー
Claims (11)
- 【請求項1】 磁性プローブと、 前記磁性プローブ上に巻いた1次コイルと、 金属上の被膜近傍において前記磁性プローブが与える前
記被膜と平行方向の磁界の変化を検出するため、前記被
膜に近くに配置された2次コイルとを有する膜厚計。 - 【請求項2】 請求項第1項記載の膜厚計において、前
記1次コイルの作る磁束の方向は前記プローブの方向に
あり、前記2次コイルの自己インダクタンスの方向は前
記プローブが圧し当てられる前記被膜の面に平行であっ
て、前記プローブが圧し当てられる点をほぼ中心とする
円の半径方向に向いている前記膜厚計。 - 【請求項3】 請求項第1項記載の膜厚計において、 前記1次コイルに接続され交流電流を発生するための発
振回路と、 前記2次コイルに接続され前記1次コイルに流れる電流
に基づいて前記被膜と平行方向且つ前記円の半径方向に
発生する磁束の変化に応じた交流電流を直流電圧に変換
するための回路手段とを有する前記膜厚計。 - 【請求項4】 請求項第3項記載の膜厚計において、 前記回路手段に接続され前記直流電圧をデジタル値に変
換するための変換回路と、 所定の被膜厚さに応じたデジタル値の対を記憶するメモ
リーと、 前記変換回路と前記メモリーに接続され前記対のデータ
を参照し、前記変換回路からのデータを所定の演算によ
り計測値として与える演算装置と、 前記演算装置に接続され前記計測値を表示するための表
示器を有する前記膜厚計。 - 【請求項5】 磁性体コアと、 前記磁性体コアに卷回された1次コイルと、 前記コアを中心として前記コアから離れた位置であっ
て、測定対象金属板の表面に近接する位置に卷回され、
前記コア及び前記金属板表面の被膜を通過して漏洩する
磁束のうち前記金属板表面に平行な成分の変化を検出す
るように配置した2次コイルとを有する膜厚計。 - 【請求項6】 請求項第5項記載の膜厚計において、前
記1次コイルの作る磁束の方向は前記磁性体コアの方向
にあり、前記2次コイルの検出する磁束の方向は前記磁
性体コアが圧し当てられる前記被膜の面に平行であっ
て、前記磁性体コアが圧し当てられる点をほぼ中心とす
る円の半径方向に向いており、 前記1次コイルに接続され交流電流を発生するための発
振回路と、 前記2次コイルに接続され前記1次コイルに流れる電流
に基づいて前記被膜の上に前記円の半径方向に発生する
磁束の変化に応じた交流電流を直流電圧に変換するため
の回路手段とを有する前記膜厚計。 - 【請求項7】 請求項第5項記載の膜厚計において、前
記磁性体コアの一端は周辺方向に末広がりに伸びてお
り、前記1次コイルの作る磁束の方向は前記磁性体コア
の方向にあり、前記2次コイルの検出する磁束の方向は
前記磁性体コアの前記一端が近接する前記被膜の面及び
前記磁性体コアに平行であって、前記膜厚計は、 前記1次コイルに接続され交流電流を発生するための発
振回路と、 前記2次コイルに接続され前記1次コイルに流れる電流
に基づいて前記被膜の上に前記磁性体コアに平行な方向
に発生する磁束の変化に応じた交流電流を直流電圧に変
換するための回路手段とを有する前記膜厚計。 - 【請求項8】 棒状磁性プローブ、 前記棒状磁性プローブ上に巻いた1次コイル、 前記棒状磁性プローブと同心円上であって金属管内面上
の磁性被膜に近接した位置で被膜に対して平行な方向の
磁束密度を計測できるように卷回された2次コイルを有
し、前記2次コイルは前記棒状磁性プローブの軸を中心
とする複数の放射方向に卷回された膜厚計。 - 【請求項9】 請求項第8項記載の膜厚計において、 前記1次コイルに接続され交流電流を発生するための発
振回路と、 前記2次コイルに接続され前記1次コイルに流れる電流
に基づいて前記被膜の上に前記前記磁性プローブの方向
に発生する磁束の変化に応じた交流電流を直流電圧に変
換するための回路手段とを有する前記膜厚計。 - 【請求項10】 請求項第8項記載の膜厚計において、
前記棒状磁性プローブの一端は前記金属管の内側の管壁
方向に末広がりに金属管の内径より若干小さい直径を有
している膜厚計。 - 【請求項11】 請求項第10項記載の膜厚計におい
て、前記1次コイルは前記プローブに密接して巻回さ
れ、前記2次コイルは外側ループを被膜に近接した位置
とし内側ループを前記1次コイルの外側に位置するよう
構成した膜厚計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13045694A JPH07332916A (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 膜厚計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13045694A JPH07332916A (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 膜厚計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07332916A true JPH07332916A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=15034678
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13045694A Pending JPH07332916A (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 膜厚計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07332916A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020006355A (ko) * | 2000-07-12 | 2002-01-19 | 이구택 | 도금량 측정장치 |
US6386052B1 (en) | 1998-10-01 | 2002-05-14 | Nsk Ltd. | Torque sensor |
KR100381095B1 (ko) * | 1998-10-10 | 2003-07-16 | 주식회사 포스코 | 자기 유도방식에 의한 아연도금량 두께 측정방법 |
CN108489373A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-09-04 | 清华大学 | 用于金属膜厚测量的差分探头装置 |
KR20230056667A (ko) | 2020-09-01 | 2023-04-27 | 오츠카덴시가부시끼가이샤 | 광학 측정 시스템, 광학 측정 방법 및 측정 프로그램 |
-
1994
- 1994-06-13 JP JP13045694A patent/JPH07332916A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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