KR20070039923A - 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로결정하는 방법 - Google Patents

도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로결정하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20070039923A
KR20070039923A KR1020077000918A KR20077000918A KR20070039923A KR 20070039923 A KR20070039923 A KR 20070039923A KR 1020077000918 A KR1020077000918 A KR 1020077000918A KR 20077000918 A KR20077000918 A KR 20077000918A KR 20070039923 A KR20070039923 A KR 20070039923A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
coil
layer
determining
thickness
Prior art date
Application number
KR1020077000918A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101175121B1 (ko
Inventor
한스요르크 하히텔
슈테판 마이어
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20070039923A publication Critical patent/KR20070039923A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101175121B1 publication Critical patent/KR101175121B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/10—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance
    • G01B7/105—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance for measuring thickness of coating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

부품(17)의 의 도전하는 재료로 이루어진 층(20)의 두께를 무접촉 결정하기 위한 방법에 있어서, 코일 바디(13) 및 코일(14)로 구성된 센서가 측정하려는 부품(17)의 근처에 위치 설정된다. 상기 방법은 유도 원리 및 와전류 원리의 조합을 기초로 한다. 제 1 교류 주파수(f1) 및 제 2 교류 주파수(f2)가 코일에 가해지고 그 인덕턴스 변화가 평가되는 다수의 측정- 및 평가 단계는 층(20)의 두께를 결정한다. 코일 바디(13) 및 코일(14)과 부품(17) 간의 간격은 제 2 교류 주파수(f2)가 가해지는 코일의 인덕턴스값으로부터 유추된다.
강자성 재료, 도전성 재료, 교류, 와전류, 인덕턴스값, 특성값, 간격값

Description

도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법 {Method for determining the thickness of a layer of electroconductive material in a contactless manner}
본 발명은 DE 196 52 750 C2에 공지된, 도전성 재료로 이루어진 층, 특히 크롬층의 두께를 결정하는 방법에 관한 것이다.
상기 방법은 유도 원리와 와전류 원리의 조합을 기초로 하고 있다. 상기 측정 방법을 실시하기 위해, 코일과 코일 바디로 구성되는 센서가 스프링에 의해 측정하려는 부품의 표면에 대해 가압된다. 코일에는 와전류가 흐르고 코일의 인덕턴스의 변화가 평가되는 수많은 측정- 및 평가 단계들은 층의 두께를 결정한다. 이때 발생하는 측정 오류, 예를 들어 부품의 재료 특성의 변동에 의해 또는 오염 또는 마모에 의해 일어나는 코일과 부품 사이의 간격의 차이에 의해 야기되는 오류들은 표준값의 도입으로 감소될 수 있다. 또한 이를 통해, 측정 인덕턴스값과 상응하는 층 두께 사이에 분명한 할당이 이루어진다.
독립 청구항의 특징을 포함한 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 결정하는 본 발명에 따른 방법은 무접촉 측정이 가능하다는 장점을 가진다. 이를 통해 측정물에 대한 안전하고 빠른 방법이 제공된다. 또한 센서 손상 및/또는 표면 손상의 위험도 제거된다.
지금까지의 접촉 측정의 경우, 조사하려는 층을 포함한 측정물이 탄성적으로 지지된 코일 바디 상에 놓이고 상기 코일 바디에 대해 가압되므로, 측정물과 코일 바디의 평면에 평행한 접촉이 보장된다. 코일로 연장하는 코일-연결 와이어들은 불가피하게 함께 움직이고, 이로 인해 반복된 측정 후에 심한 마모에 의해 파손될 수 있다. 본 발명에 따른 무접촉 측정의 경우, 코일 바디의 이동과 코일 연결 와이어의 파손이 방지된다.
무접촉 측정의 경우 근본적으로 측정물의 무시할 수 없는 제조 공차가 문제가 된다. 0이 아닌 제조 공차로 인해 갭, 즉 코일 바디 또는 코일과 측정물 사이의 간격은 매 측정마다 변동할 수 있다. 그로부터 나타나는 측정 결과들의 왜곡은 본 발명에 따른 방법에 의해 감소되므로, 간격의 변동을 방지하기 위해 측정물이 매 측정 사이클마다 코일 바디에 대해 가압될 필요가 없다.
본 방법은 종래 기술의 방법이 제공하는 모든 장점들도 가지고 있다. 특히, 대량 생산으로 제조되는 코팅 부분들이 연속적으로 진행되는 측정 방법에서 체크될 수 있다.
종속 청구항들과 상세한 설명에 제시된 방법들에 의해 독립 청구항에 제시된 방법의 바람직한 실시예와 개선예가 가능하다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되고 하기의 상세한 설명에서 더 자세히 다 루어진다.
도 1은 측정 장치의 개략적인 구조를 도시한다.
도 2는 간격이 상이한 경우 및 측정하려는 층 아래에 있는 재료의 재료 특성들(α및 β)이 상이한 경우 결정하려는 층의 두께(a)에 대한 측정 코일의 인덕턴스(L)의 곡선을 도시한다.
도 3은 도 2에 이용된, 측정 코일과 측정물 간의 상이한 간격들의 관계를 도시한다.
도 4는 갭(코일 바디-측정물 간의 간격), 층 두께 및 사용된 주파수에 대한 코일 인덕턴스의 의존성을 도시한다.
도 5는 코일 바디-측정물 간의 간격에 대한 코일 인덕턴스 및 특성값을 도시한다.
도 6은 다수의 조정 곡선을 나타내는 그래프를 도시하며, 각각의 개별 곡선은 서로 상이한 구체적인 간격(d)에 적용된다.
본 발명에 따른 측정 방법은 소위 유도-와전류 측정 원리에 바탕을 둔다. 이 방법을 실시하기 위해 가능한 장치가 DE 196 52 750 C2에 공지되어 있다. 도 1에는 이러한 용도로 사용되는 센서(10)가 구조적으로 도시된다. 이 도면에는 부품(17)이 코일 바디(13) 상에 놓이는 반면, 본 발명에 따른 방법에서는 무접촉 측정이 가능하다. 센서(10)는 베이스 바디(12)의 홈(11) 내에 배치되고 코일 바디(13)로 구성되며, 상기 코일 바디 상에는 교류가 흐르는 코일(14)이 장착된다. 코일(14)은 예를 들면 플랫 코일 또는 링 코일로서 구현될 수 있다. 코일 바디(13)는 비 도전성 및 비 강자성 재료, 예를 들면 플라스틱으로 이루어질 수 있고, 거의 마찰 없이 홈(11) 내에 안내된다. 모니터링하려는 부품(17)은 가이드 바디(18) 내로 삽입되고, 상기 가이드 바디는 부품(17) 및 코일(14)의 위치를 상대적으로 설정한다. 스프링(19)에 의해 코일 바디(13) 및 코일(14)은 부품(17)의 표면에 대해 가압되는데, 이것은 본 발명에 따른 방법에서는 불필요하다. 표면은 측정하려는 층(20)을 포함한다. 부품(17)은 예를 들면 분사 밸브의 연결부이고, 층(20)은 크롬층이다. 코일(14)을 통해 교류가 흐르면, 교번 자계가 형성되고, 상기 교번 자계는 크롬층 및 강자성 재료로 된, 그 아래의 재료 층도 통과한다. 크롬층 내에서는 와전류 효과만 나타나는 반면, 부품(17)의 강자성 재료 내에서는 유도- 및 와전류-효과가 나타난다. 하기에는, 각각 다른 부분이 없을 때 나타나게 될 각각의 측정 효과들이 개별적으로 설명된다. 코일(14)을 통해 교류가 흐르고 코일(14)의 교번 자계가 도전성은 양호하나 강자성이 없는 재료를 검출한다면, 즉 크롬층만이 코일(14)의 교번 자계에 의해 검출된다면, 소위 와전류 효과만이 나타난다. 도전성은 양호하나 강자성이 없는 재료에 형성된 와전류에 의해 코일(14)의 인덕턴스가 감소된다.
하기에는 교류가 흐르는 코일(14)의 자계가 상기 코일의 맞은편 강자성 재료에, 즉 부품(17)의 재료에 작용하는 것이 설명된다. 교류가 흐르는 코일(14)의 교번 자계는 부품(17)의 재료를 검출한다. 도전성이며 강자성인 재료의 경우 강자성 효과 및 와전류 효과가 나타난다. 와전류 효과는 측정 코일(14)의 인덕턴스를 감 소시키는 반면, 본 명세서에서 유도 효과라고도 하는 강자성 효과는 측정 코일(14)의 인덕턴스를 상승시킨다. 상기 2 개의 효과들 중 어느 것이 우세한지는, 코일(14)을 흐르는 교류의 주파수에 일차적으로 의존하고, 부품(17)의 재료 특성에 의존한다. 상기 2개의 측정 효과들을 크롬층을 가진 부품(17) 상으로 전달시키면, 크롬층이 두꺼울수록 자계가 더 약하게 형성되고 그에 따라 코일(14)의 인덕턴스가 약해진다는 것이 확인될 수 있다. 도 2에는 크롬층의 증가하는 두께(a)에 대해 상응하게 감소하는 측정 코일(14)의 인덕턴스의 경과를 나타낸 측정곡선이 α1로 도시된다.
층의 두께(a)에 대한 인덕턴스(L)의 측정 곡선은 부품(17)의 재료 특성, 즉 예를 들면, 전기 저항, 재료의 투과성 및 코일 바디(13) 또는 코일(14)과 측정되어야 하는 표면 사이의 간격에 의존한다. 예를 들어 코일 바디(13)의 마모 또는 오염에 의해 측정 코일(14)과 크롬층 사이의 간격이 변한다면, 층의 두께(a)에 대한 인덕턴스(L)의 상이한 특성 곡선들이 형성된다. 도 2에는 상이한 예가 도시되어 있다. 특성 곡선들( α1, α2, α3 및 α4)은 측정 코일(14)과 모니터링하려는 크롬층 사이의 간격이 상이하지만 부품(17)의 재료 특성이 동일한 경우 층의 두께(a)에 대한 인덕턴스(L) 곡선을 나타낸다. 도3에는 코일(14)과 모니터링하려는 크롬층 사이의 간격(α)의 크기가 도시된다. α1으로부터 α4까지의 간격이 점점 더 커지는 것이 도시된다. β1 내지 β4의 특성 곡선들은 부품(17)의 제 2 재료의 특성의 경우 측정 코일과 모니터링하려는 크롬층 사이의 간격의 변동을 의미한다. 도 2에 따른 그래프에서, 측정된 인덕턴스값(L)에는 다수의 가능한 층 두께가 할당될 수 있다는 것이 확인된다. 인덕턴스 대신 코일(14)의 교류 저항값도 평가될 수 있다.
종래 기술에는, 명백히 할당 가능한 측정값을 전달하고 상기에 기술된 측정 오류를 제거하는, 정규화를 검출된 인덕턴스값들로부터 실시하는 것은 공지되어 있다. 이를 위해 전체적으로 3가지 측정이 이루어진다: 측정물의 전- 및 후-측정, 그리고 도전성 재료로 된 층에 대한 정규화만을 위한 측정. 정규화를 위한 측정은 매 샘플마다 이루어질 필요는 없다. 이 대신 원칙적으로, 센서 교체의 경우에만 정규화를 위한 측정을 실시하고, 경우에 따라 측정 장치들을 시간적으로 간헐적으로 조정하는 것으로 충분하다.
본 발명에 따른 방법은 무접촉 측정도 가능하게 한다. 무접촉 측정에서 근본적인 문제는 코일 바디(13) 또는 코일(14)과 측정물 사이의 간격이 변동하는 것이다. 본 명세서에서는 코일 바디(13)와 측정물의 간격은 축약해서 '간격' 또는 '갭'으로도 한다. 측정물인 부품의 제조 공차가 0이 아닌 것으로 인해 간격 변동이 생긴다. 실제로, 제조 공차는 예를 들면 분사 밸브 연결부의 경우 0.2mm이다. 측정 장치의 최소 공차를 0.1mm로 하향 설정하면, 코일 바디(13)와 부품(17) 간의 간격, 즉 갭이 샘플에 따라 0.1mm 내지 0.3mm로 변동한다. 즉, 최소 간격은 0.1mm이고 최대 간격은 0.3mm이다. 층 두께를 접촉 없이 결정하기 위해, 종래 기술에 공지된 측정- 및 평가 단계에 따른 방법을 실시하면, 측정 조건이 바람직한 경우 상기에 설명되는 간격 변동은 미미하게만 측정 정확도를 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 전- 및 후-측정을 포함하는 모든 측정에서 정규화를 위한 측정이 추가로 실시되어야만 한다. 매 측정 사이클에서 센서에 정규화 부분을 위치 설정하는 것과 정규화 를 위한 측정을 할 필요도 없이, 어떻게 층 두께가 갭이 변동함에도 충분히 정확하게 결정될 수 있는지를, 2개의 주파수-측정 방법에 대한 하기 설명으로 제시한다.
층의 두께를 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 종래 기술에 공지되어 있듯이, 다수의 측정- 및 평가 단계들에서 실시된다. 부품(17)의 코팅 전에 소위 제 1차 사전 측정에서 코일(14)의 인덕턴스값(L0 ,d, f1)이 결정된다. 여기에서 인덕턴스값(L0 ,d, f1)에 있어서 제 1 인덱스 "0"은 코팅층의 두께를 나타내고(0 = 코팅되지 않음), 제 2 인덱스 "d"는 코일 바디(13)와 부품(17) 간의 간격의 실제 값을(d 아직 결정되어야 함), 그리고 마지막으로 제 3 인덱스 "f1"은 코일(14)에 가해지는 제 1 교류 주파수(f1)를(f1은 설정됨) 나타낸다. 측정하는 동안 코일(14)은 아직 코팅되지 않은, 코일(14)을 향한 부품(17)의 표면(측정면)을 향하고, 코일 바디(13)와 부품(17)의 표면 사이에는 간격(d)이 형성된다. 간격의 정확한 값(d)은 이 시점에서는 아직 알 수 없으므로 결정되어야 한다. 코팅되지 않은 부품(17)의 재료에 대해서만 한번의 측정이 이루어진다. 코일(14)에 가해지는 교류 주파수(f1)는 고주파 범위의 주파수로서, 적절한 값은 예를 들면 4MHz이다. 인덕턴스값(L0 ,d, f1)의 크기는 부품(17)의 특성, 특히 상기 부품의 자기적 및 전기적 특성에 의존한다. 이러한 부품(17)의 특성은 대량 생산에서 변할 수 있다. 그 때문에 인덕턴스값(L0 ,d, f1)은 각각의 개별 부품(17)에 대한 측정 프로세스의 개시시에 결정될 수 있고 또한 데이터 메모리 내에 할당 가능하게 저장될 수 있다.
제 1 고주파 전-측정은 표준값을 결정하기 위해 사용된다. 여기에 종래 기 술의 방법과는 달리, 제 2 교류 주파수(f2)에 의한 제 2 전-측정을 실시하는 것이 추가된다. 제 2 교류 주파수(f2)는 저주파 범위의 주파수로서, 적절한 값은 예를 들어 5kHZ이다. 제 1 및 제 2 전-측정은 동일한 장치로 실제로 동시에 실시될 수 있는데, 왜냐하면 교류 주파수(f1)로부터 교류 주파수(f2)로의 변화는 1초의 몇 분의 1 내에 실시되기 때문이다. 이것으로부터 결과하는 인덕턴스값(L0,d,f2)은 코일 바디(13)와 부품(17) 간의 간격(d)을 결정하기 위한 것이다.
상이한 목적으로 다양한 주파수 범위들로부터 2개의 주파수들을 선택하는 것은 도 4를 참조하여 설명된다. 도 4에는 코일(14)의 측정된 인덕턴스(L)가 코일 바디(13)와 측정물 간의 간격, 층 두께(a) 및 사용된 교류 주파수(f)에 의존하는 것이 나타난다. 곡선쌍들(1,2,3 및 4)은 간격값(d = 0mm, 0.1mm, 0.2mm 및 0.3mm)이 상이한 경우의 인덕턴스값의 곡선을 제시한다. 모든 간격값(d)에 대해, 코팅 없는 측정과 a=7㎛ 크롬에 의한 코팅을 포함한 측정이 실시되고, 도 4에서 코팅 없는 측정들을 도시한 곡선들에는 곡선 위에 점 또는 점과 유사한 표시가 있다. 코팅되지 않은 부품(17)과 7㎛ 크롬 코팅된 부품(17)에서 각각 4 개의 간격들(d)이 상이한 경우 넓은 주파수 범위에 걸친 코일(14)의 인덕턴스값의 곡선은 특히 저주파 영역, 예를 들어 30 kHz에서 간격 변화가 큰 측정 스트로크를 야기하는 것과 고주파 영역, 예를 들어 3 MHz에서 층 두께 변화가 큰 측정 스트로크을 야기하는 것을 나타낸다. 예를 들어, 간격이 d = 0mm인 경우 층 두께 변화에 의해 야기된 측정 스트로크(5) 및 간격이 d = 0.3mm인 경우 측정 스트로크(6)가 도시된다. 센서 교체를 간단하게 하기 위해 제 2 전-측정에서 결정된 인덕턴스값(L0,d,f2)을 바로 간격값으로 바꾸지 않고 알고리즘에 의해 먼저 차원이 없는 특성값(K)으로 바꾸는 것이 바람직하고 효과적이다. 상기 특성값(K)은 이미 기록되어 저장된 간격 특성 곡선에 의해 정확한 간격값(d)으로 변환된다. 특성값(K)은 하기 식 1에 의해 결정된다:
Figure 112007003589589-PCT00001
상기 식에서,
L0 ,d, f2 = 제 2 전-측정의 인덕턴스값,
L0 , min , f2 = 코일 바디(13)와 측정물 간의 간격이 최소인 경우 인덕턴스값,
L0 , max , f2 = 코일 바디(13)와 측정물 간의 간격이 최대인 경우 인덕턴스값,
A = 상수 팩터임.
코일(14)의 2 개의 극단의 인덕턴스값들(L0,min,f2 및 L0,max,f2)은 코일 바디(13)와 부품(17) 또는 일반적으로 측정물 사이의 간격(d)이 최대 및 최소인 경우 야기된다. 예를 들면 최소 간격은 0.1mm, 최대 간격은 0.3mm일 수 있다. 도 5에는 간격(d)에 대한 코일(14)의 인덕턴스(L)와 식(1)으로부터 결정된 특성값(K)이 도시된다. 인덕턴스 곡선(7) 및 간격 특성 곡선(8)에 나타나는 바와 같이, 간격이 최소 일 때 인덕턴스 및 특성값이 가장 크고, 간격이 증가하면 작아진다.
제 2 전-측정의 경우 간격(d)이 최대 간격이라면, 차이(L0 ,d, f2 - L0 , max , f2)가 없어지고 특성값은 0이다. 간격 특성 곡선이 한번 기록되면, 상기 곡선은 특성값(K)을 간격(d) 값으로 바꾸는데 항상 사용될 수 있다. 측정 기술적으로 관련 있는 기하학적 코일 크기가 특정 한계 내에서만 상이하다면, 센서(10) 및 코일(14)의 교체 시에도 새로운 간격 특성 곡선이 기록될 필요가 없다. 이러한 경우, L0 , min , f2 및 L0 , max , f2를 결정하기 위한 측정들만이 실시되고 그 값이 저장되는 것으로 충분하다. 상수 팩터(A)는 임의의 양수일 수 있고, 실제로으로 A는 10의 배수, 예를 들어 100이다.
이어서, 상응하는 코팅 장치에 의해 부품(17)에 크롬층이 제공된다. 그 후, 상기의 전-측정과 동일한 부품(17) 위치에서 실시되는 제 3 측정, 즉 소위 후-측정이 이루어진다. 전- 및 후-측정시 간격(d)이 동일한 크기이도록, 측정 장치가 형성되어야 한다. 측정 코일(14)의 인덕턴스값(Lx,d,f1)이 주어지고, 여기에서 제 1 인덱스 "x"는 층 두께(a)의 결정하려는 값, 제 2 인덱스 "d"는 코일 바디(13)와 코팅된 부품(17) 사이의 간격 및 제 3 인덱스 "f1"는 코일(14)에 인가되는 교류 주파수이다. 인덕턴스값(Lx, d, f1)의 크기는 특히 크롬층의 두께 및 부품(17)의 재료 특성에 의해 결정된다. 2개의 결정된 인덕턴스값들(L0 ,d, f1 및 Lx ,d, f1)은 각각 명백하게 동일한 부품(17)에 할당된다.
상기 2개의 인덕턴스값들 (L0 ,d, f1 및 Lx ,d, f1)은 알고리즘에 의해 표준값, 즉 상응하는 층 두께(a)에 할당된 차원이 없는 특성값으로 변한다. 이 표준값은 여기에서 측정값(Me)이라고 한다. 상기 표준값을 형성할 수 있도록, 인덕턴스값들(L∞, AB , f1 및 L0,AB,f1)이 결정되어야 하거나, 상기 값들이 미리 측정되어 저장되어 있다. 측정물에서 크롬층에 대해서만 측정이 실시되면, 인덕턴스값(L∞,AB,f1)이 얻어지고, 여기에서 코일 바디(13)와 측정물 간의 간격(d)의 값은 AB이다. 측정물의 표면은 크롬층이 코일(14)의 전체 자계를 차폐할 정도로 두꺼운 크롬층을 포함해야 하므로, 측정물의 강자성 기본 재료는 유도 효과도 와전류 효과도 일으킬 수 없다. 경우에 따라 측정물에서의 크롬은 도전성은 있으나 강자성은 없는 재료로 대체될 수 있다. 강자성 재료로 된 측정물에 대해서만 측정이 실시되면, 인덕턴스값(L0,AB,f1)이 얻어지고, 여기서, 코일 바디(13)와 측정물 간의 간격(d)의 값은 AB이다. 상기 2개의 인덕턴스값들(L∞,AB,f1 및 L0,AB,f1)에 대해서 고주파 교류 주파수(f1)가 사용된다. 하기 식 2에따라 표준값 또는 측정값(Me)이 결정된다:
Figure 112007003589589-PCT00002
상기 식에서,
Lx ,d, f1 = 후-측정의 인덕턴스값,
L0 ,d, f1 = 제 1 전-측정의 인덕턴스값,
L∞, AB , f1 = 도전성 재료로 된 측정물에 대해서만 측정하는 경우 코일(14)의 인덕턴스값이고, 여기서, 코일 바디(13)와 측정물 사이의 간격(d)의 값은 AB이며,
L0 , AB , f1 = 강자성 재료로 된 측정물에 대해서만 측정하는 경우 코일(14)의 인덕턴스값이고, 코일 바디(13)와 측정물 사이의 간격(d)의 값은 AB이며,
B = 상수 팩터임.
상수 팩터(B)는 임의의 양수일 수 있고, 실제로 B는 10의 몇 배수, 예를 들어 1000이다. 코일 바디(13)과 측정물 사이의 간격(d)의 가능한 값(AB)으로서 코일 바디(13)와 측정물 사이의 최소 및 최대 간격의 합계의 절반값이 선택될 수 있다. 실제에서 AB = 0.2mm가 전형적인 값이다. 상수 팩터(B)와 (AB)에 대한 상기 구체적인 값 및 측정된 인덕턴스값들에 의해 상기 식(2)에 따라 - 종래 기술의 단 하나의 조정 곡선에 의한 지금까지의 측정 방법과는 달리- 다수의 조정 곡선들이 기록되고, 상기 곡선들은 각각 구체적인, 서로 상이한 간격(d)에 적용된다. 여기에서 간격은 파라미터이다. 예컨대 12개의 조정 곡선들 전체는 도 6에 도시된 조정 곡선 그룹을 형성한다. 각각의 개별 조정 곡선은 하나의 결정된 간격값을 나타내고, 이 간격값에 대해 표준값들의 범위에 걸쳐 층 두께(a) 곡선을 나타낸다. 측정값(Me)이 층 두께 값(a)으로 변하는 경우, 간격 파라미터 값이 간격(d)의 결정된 값에 대한 최소 편차를 가진 조정 곡선으로 선택된다. 이상적으로는 최소 편차는 0이다.
측정하려는 부분들의 전기적이고 자기적인 특성이 -예시와 관련하여- 충분히 불변적이면, 상기 측정 방법이 적용될 수 있다. 상기 불변성이 체크되는 것이 바람직하다.
유도 와전류 - 층 두께 - 측정에 있어서, 유도성 또는 용량성 결합 임피던스가 접촉되거나 또는 전자기 결합에 의해 변할 때 (접지 문제에 주의해야 함), 상기 임피던스에 의해 측정 신호의 왜곡이 생기지 않도록, 상기 측정 장치가 설계되어야 한다. 관련 접촉 측정 오류가 일어나는지의 여부는 측정 장치의 구조 및 캐리어 주파수에 의존한다. 이 경우, 캐리어 주파수가 높을수록 접촉 오류의 발생 위험이 커지는 경향이 있다. (이러한 관계는 DE 196 52 750 C2 및 다른 특허 공보에 기재된, 동일한 물리학적 기본 원리로 작동하는 측정 방법에도 적용된다.)
상기 사실과 관련하여, 측정 장치들 또는 센서의 직접적인 접촉뿐만 아니라 간접적인 접촉도 측정 오류를 유발할 수 있다. 간접 접촉에 대한 실례 : 측정 장치로부터 센서로의 공급 케이블이 금속 플레이트 상에 또는 근처에 놓인다. 상기 금속 플레이트가 접촉되면 접촉 위치가 케이블 위치로부터 비교적 멀리 떨어져있는 경우에도, 측정 오류가 생길 수 있다. 경우에 따라서, 이러한 측정 오류의 발생은 공지된 방법으로 방지되어야 한다.

Claims (10)

  1. 강자성 재료로 된 부품(17) 상에 놓인, 도전성 재료로 이루어진 층(20)의 두께를 무접촉 결정하기 위한 방법으로서, 교류가 흐르고 코일 바디(13)상에 설치된측정 코일(14)에 의해, 그 인덕턴스 변화를 평가함으로써, 상기 층(20)의 두께를 무접촉 결정하기 위한 방법에 있어서,
    - 강자성 재료로 된 측정물인 상기 부품(17)에 대해서만 측정하는 경우 상기 코일(14)의 인덕턴스값(L0,d,f1)을 결정하는 단계로서, 상기 코일(14)에는 제 1 교류 주파수(f1)가 인가되고, 상기 코일 바디(13)와 상기 측정물 간의 간격이 d인 표준값 결정을 위한 제 1 전-측정 단계,
    - 강자성 재료로 된 측정물인 상기 부품(17)에 대해서만 측정하는 경우 상기 코일(14)의 인덕턴스값(L0 ,d, f2)을 결정하는 단계로서, 상기 코일(14)에는 제 2 교류 주파수(f2)가 인가되고, 상기 코일 바디(13)와 상기 측정물 간의 간격이 d인 간격 결정을 위한 제 2 전-측정 단계,
    - 상기 결정된 인덕턴스값(L0,d,f2)을 차원이 없는 특성값(K)으로 바꾸는 단계로서, 특성값 결정 단계,
    - 상기 특성값을 간격 특성 곡선에 의해 간격(d)의 값으로 바꾸는 단계로서, 간격 결정 단계,
    - 결정하려는 층에 대한 측정에서 상기 코일(14)의 인덕턴스 값(Lx ,d, f1)을 결 정하는 단계로서, 상기 코일(14)에는 제 1 교류 주파수(f1)가 인가되고, 상기 코일 바디(13)와 상기 코팅된 부품(17) 간의 간격이 d인 표준값 결정을 위한 후-측정 단계,
    - 상기 결정된 인덕턱스 값들(L0 ,d, f1 및 Lx ,d, f1)을 차원이 없는 측정값(Me)으로 바꾸는 단계로서, 표준값 결정 단계,
    -상기 측정값(Me)을 결정된 간격(d)의 값을 고려하여 조정 곡선 그룹에 의해 층 두께 값(a)으로 바꾸는 단계로서, 층 두께 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기 식(1)에 의해 차원 없는 특성값(K)이 결정되는 것을 특징으로 하는 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법:
    Figure 112007003589589-PCT00003
    상기 식에서,
    L0 ,d, f2 = 제 2 전-측정의 인덕턴스값,
    L0 , min , f2 = 코일 바디(13)와 측정물 간의 간격이 최소인 경우 인덕턴스값,
    L0 , max , f2 = 코일 바디(13)와 측정물 간의 간격이 최대인 경우 인덕턴스값,
    A = 상수 팩터임.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상수 팩터(A)가 100인 것을 특징으로 하는 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차원 없는 측정값(Me)은 하기 식(2)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법:
    Figure 112007003589589-PCT00004
    상기 식에서,
    Lx ,d, f1 = 후-측정의 인덕턴스값,
    L0 ,d, f1 = 제 1 전-측정의 인덕턴스값,
    L∞, AB , f1 = 도전성 재료로 이루어진 측정물에 대해서만 측정하는 경우 상기 코일(14)의 인덕턴스값이고, 여기서 상기 코일 바디(13)와 상기 측정물 간의 간격(d) 은 AB이며,
    L0 , AB , f1 = 강자성 재료로 이루어진 측정물에 대해서만 측정하는 경우 상기 코일(14)의 인덕턴스값이고, 여기서 상기 코일 바디(13)와 상기 측정물 간의 간격(d)의 값은 AB이며,
    B = 상수 팩터
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 상수 팩터(B)가 1000인 것을 특징으로 하는 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 교류 주파수(f1)는 고주파 범위의 주파수, 예를 들어 4 MHz인 것을 특징으로 하는 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 교류 주파수(f2)는 저주파 범위의 주파수, 예를 들어 5 kHz인 것을 특징으로 하는 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간격(d)의 값(AB)은 상기 코일 바디(13)와 상기 측정물 간의 최소 및 최대 간격의 합계의 절반값으로서 선택되는 것을 특징으로 하는 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 곡선 그룹은 각각 구체적이고 서로 상이한 간격에 대해 적용되는 다수의 조정 곡선들을 포함하는 것은 특징으로 하는 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 측정값(Me)을 층 두께 값(a)으로 바꾸기 위한 조정 곡선이 상기 조정 곡선 그룹으로부터 선택되고, 상기 조정 곡선의 간격 파라미터 값은 결정된 간격(d)에 대해 최소 편차를 갖는 것을 특징으로 하는 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로 결정하는 방법.
KR1020077000918A 2004-07-15 2005-06-23 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로결정하는 방법 KR101175121B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004034081.1 2004-07-15
DE102004034081A DE102004034081A1 (de) 2004-07-15 2004-07-15 Verfahren zur berührungsfreien Bestimmung einer Dicke einer Schicht aus elektrisch leitendem Material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070039923A true KR20070039923A (ko) 2007-04-13
KR101175121B1 KR101175121B1 (ko) 2012-08-21

Family

ID=34972713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077000918A KR101175121B1 (ko) 2004-07-15 2005-06-23 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로결정하는 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7248042B2 (ko)
EP (1) EP1774254B1 (ko)
JP (1) JP4423328B2 (ko)
KR (1) KR101175121B1 (ko)
CN (1) CN100498205C (ko)
DE (2) DE102004034081A1 (ko)
ES (1) ES2297737T3 (ko)
WO (1) WO2006005672A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140008997A (ko) * 2010-05-31 2014-01-22 아르셀로미탈 인베스티가시온 와이 데사롤로 에스엘 주행 스트립 상의 코팅 층의 두께를 측정하기 위한 방법 및 장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8903680B2 (en) * 2010-12-10 2014-12-02 The Boeing Company Apparatus and method for evaluating layers in a multi-layer structure
FR2981741B1 (fr) * 2011-10-20 2013-11-29 Messier Bugatti Dowty Procede de mesure d'epaisseur d'une couche de revetement par induction de champs magnetiques
CN109186448B (zh) * 2018-10-13 2020-06-16 西安航天动力测控技术研究所 一种落销深度测试仪
CN109855521B (zh) * 2019-01-04 2020-08-04 清华大学深圳研究生院 霍尔探头有效测量位置的测定方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE508354C2 (sv) 1996-07-05 1998-09-28 Asea Atom Ab Förfarande och anordning för bestämning av skikttjocklek
DE19652750C2 (de) 1996-12-18 1999-12-02 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Bestimmung einer Dicke einer Schicht aus elektrisch leitendem Material
WO1999026062A1 (en) * 1997-11-14 1999-05-27 Jentek Sensors, Inc. Multiple frequency quantitative coating characterization
DE19820546C1 (de) * 1998-05-08 1999-11-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Eliminierung von Meßfehlern bei der Bestimmung einer Dicke einer Schicht aus elektrisch leitendem Material
EP1141654B1 (de) 1998-12-18 2005-03-02 Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG Betreiben eines wirbelstromsensors
DE19908360A1 (de) * 1998-12-18 2000-06-29 Micro Epsilon Messtechnik Verfahren zum Betreiben eines Wirbelstromsensors und Wirbelstromsensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140008997A (ko) * 2010-05-31 2014-01-22 아르셀로미탈 인베스티가시온 와이 데사롤로 에스엘 주행 스트립 상의 코팅 층의 두께를 측정하기 위한 방법 및 장치
US10203194B2 (en) 2010-05-31 2019-02-12 Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, S.L. Method and device for measuring the thickness of a coating layer on a running strip

Also Published As

Publication number Publication date
EP1774254A1 (de) 2007-04-18
DE502005002585D1 (de) 2008-03-06
DE102004034081A1 (de) 2006-02-09
US20070096726A1 (en) 2007-05-03
JP2008506933A (ja) 2008-03-06
US7248042B2 (en) 2007-07-24
CN1985145A (zh) 2007-06-20
KR101175121B1 (ko) 2012-08-21
JP4423328B2 (ja) 2010-03-03
WO2006005672A1 (de) 2006-01-19
CN100498205C (zh) 2009-06-10
EP1774254B1 (de) 2008-01-16
ES2297737T3 (es) 2008-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101067637B1 (ko) 센서 코일의 저항 및 인덕턴스 측정에 의해 층의 두께를무접촉 방식으로 결정하는 방법
US6801044B2 (en) Universal electromagnetic resonance system for detecting and measuring local non-uniformities in metal and non-metal objects
KR101175121B1 (ko) 도전성 재료로 이루어진 층의 두께를 무접촉 방식으로결정하는 방법
KR100221514B1 (ko) 막 두께 변화를 인-시튜 모니터링(in-situ monitoring)하는 장치 및 방법
US6777930B2 (en) Sequentially non-destructive thickness measurement
JP4233609B2 (ja) 導電材製膜の厚みを測定する方法
KR20070092174A (ko) 유압실린더용 위치측정장치
KR20060116847A (ko) 커플링된 에디 센서에 의해 필름 두께를 측정하기 위한방법 및 장치
WO2007053129A1 (en) Eddy-current method and system for contactlessly determining resistance
CN114473844B (zh) 一种膜厚测量装置
US6369565B1 (en) Method for determining the thickness of a layer of electrically conductive material
CN201233386Y (zh) 混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶
US7576532B2 (en) Motion transducer for motion related to the direction of the axis of an eddy-current displacement sensor
CN107110668A (zh) 感应式定位确定
JP2015148574A (ja) 金属材料判別装置
Syasko Measuring the thicknesses of nonferromagnetic metal coatings on nonferrous metal products using the eddy-current frequency method
Kim et al. Non-contact and in-process measurement of film coating thickness by combining two principles of eddy-current and capacitance sensing
CN110006323B (zh) 用于测量可磁化基底材料上的不可磁化层的厚度的方法和装置
CN210833400U (zh) 磁力型接近传感器的距离参数测试器
RU2577083C1 (ru) Электромагнитный преобразователь
GB2277157A (en) Method and test probe for the non-destructive testing of the surfaces of electrically conductive materials.
JPS61195301A (ja) 移動物体そのものをスケ−ルとしたリニアスケ−ル読取装置
JPH04232403A (ja) 導電被覆層の厚さ測定方法及びそれに用いるセンサ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150811

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160808

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170802

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180802

Year of fee payment: 7