RU2456589C1 - Method for eddy current-measurement of thickness of metal coatings - Google Patents

Method for eddy current-measurement of thickness of metal coatings Download PDF

Info

Publication number
RU2456589C1
RU2456589C1 RU2011110982/28A RU2011110982A RU2456589C1 RU 2456589 C1 RU2456589 C1 RU 2456589C1 RU 2011110982/28 A RU2011110982/28 A RU 2011110982/28A RU 2011110982 A RU2011110982 A RU 2011110982A RU 2456589 C1 RU2456589 C1 RU 2456589C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
thickness
ferrite core
measuring
difference signal
Prior art date
Application number
RU2011110982/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Сясько (RU)
Владимир Александрович Сясько
Антон Евгеньевич Ивкин (RU)
Антон Евгеньевич ИВКИН
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "КОНСТАНТА"
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 Закрытое Акционерное Общество "КОНСТАНТА" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "КОНСТАНТА"
Priority to RU2011110982/28A priority Critical patent/RU2456589C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2456589C1 publication Critical patent/RU2456589C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: for probing, a harmonic signal at a selected frequency is transmitted to an exciting coil placed in the middle of a ferrite core; signals are picked up from identical measurement and compensation coils placed on opposite ends of the ferrite core; their difference signal is found and its phase φ is measured; when probing the measuring object, the end of the ferrite rod with the measurement coil is pressed to said object; according to the invention, the optimum frequency of the exciting coil is selected based on the relationship: fopt=(0.3…0.7)/(πµ0σn T2nax), where µ0 is the magnetic constant; σn is conductivity of the coating; - maximum thickness of the coating, before the beginning of measurement, the measurement and compensation coils are balanced by achieving a zero difference signal in the absence of the measuring object; a spacer made from non-ferromagnetic metal whose electroconductivity is close to that of the coating material is placed between a ferrite core and the measuring object; the thickness of the spacer is such that with tentatively known parameters of the analysed object and the ferrite core with windings, maximum calculated sensitivity of amplitude-phase characteristics of the difference signal from the thickness of the coating of the object is provided; during probing, the amplitude A of the difference signal is further measured; the measuring device is graduated, for which measuring objects are probed, having characteristics close to the analysed object, with several known coating thicknesses Tn and for several known values of gaps h between the ferrite core with the spacer and the surface of the measuring objects; the relationship between the amplitude and phase of difference signals and the thickness of the coating and gaps A, φ(Tn h) is stored; the analysed object is probed; the thickness of the coating Tn and the gap h between the ferrite core with the spacer and the surface of the coating of the object is calculated based on measured values of amplitude A and phase φ of the difference signal using the relationship A, φ (Tn h).
EFFECT: possibility of measuring thickness of thin non-ferromagnetic metal coatings deposited on non-ferromagnetic bases, including in conditions when electroconductivity of the coating is lower than that of the base, with possibility of measuring objects with rough surfaces and curvilinear surfaces, having an additional non-electroconductive coating.
6 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля методом вихревых токов и может быть использовано для измерения толщин тонких неферромагнитных покрытий из висмута, свинца, цинка, кобальта, кадмия и их сплавов, имеющих меньшую электропроводность, чем неферромагнитные основания из меди, латуней, бронз, серебра и т.п. Кроме того, способ может быть использован для измерения толщин покрытий изделий с шероховатой и (или) криволинейной поверхностью, а также имеющих неэлектропроводное покрытие в виде лака, краски и т.п.The invention relates to the field of non-destructive testing by the method of eddy currents and can be used to measure the thickness of thin non-ferromagnetic coatings of bismuth, lead, zinc, cobalt, cadmium and their alloys having lower electrical conductivity than non-ferromagnetic bases of copper, brass, bronze, silver, etc. .P. In addition, the method can be used to measure coating thicknesses of products with a rough and (or) curved surface, as well as having a non-conductive coating in the form of varnish, paint, etc.

Перечисленные материалы и сплавы широко применяются в электротехнической промышленности. При этом толщины покрытий Тп как правило, малы - от 0,5 до 21 мкм [1]. Электропроводность покрытий σп обычно лежит в диапазоне (6-9,5) МСм/м, а электропроводность оснований σо может составлять (16-60) МСм/м. Таким образом, относительная электропроводность оказывается меньше единицы, σпо=(0,11-0,55). Основания зачастую оказываются малоразмерными изделиями с зоной измерения диаметром 2…5 мм, с неплоскими формами, например цилиндрическими, с диаметром D (2-10 мм), трубчатыми при минимальной толщине стенки до 0,3 мм, в том числе с шероховатой поверхностью Rz=5-15 мкм. Кроме того, на готовые изделия иногда наносятся дополнительные неэлектропроводные покрытия - лаки, краски и т.п. Таким образом, особенности задачи измерения толщины покрытия в рассматриваемых условиях состоят в том, что:The listed materials and alloys are widely used in the electrical industry. Moreover, the coating thicknesses T p are usually small - from 0.5 to 21 microns [1]. The electrical conductivity of the coatings σ p usually lies in the range (6-9.5) MSm / m, and the conductivity of the bases σ о can be (16-60) MSm / m. Thus, the relative conductivity is less than unity, σ p / σ o = (0.11-0.55). The bases often turn out to be small-sized products with a measuring zone of diameter 2 ... 5 mm, with non-planar forms, for example cylindrical, with a diameter D (2-10 mm), tubular with a minimum wall thickness of up to 0.3 mm, including a rough surface R z = 5-15 microns. In addition, additional non-conductive coatings - varnishes, paints, etc., are sometimes applied to finished products. Thus, the features of the problem of measuring the thickness of the coating under the considered conditions are that:

- электропроводность покрытия оказывается близкой и меньше электропроводности основания, что в существенной степени затрудняет измерения;- the electrical conductivity of the coating is close and less than the electrical conductivity of the base, which greatly complicates the measurement;

- кривизна изделий, их шероховатость и дополнительные покрытия в существенной степени влияют на контакт измерителя с объектом измерений и, соответственно, на точность измерений.- the curvature of the products, their roughness and additional coatings significantly affect the contact of the meter with the measurement object and, accordingly, the measurement accuracy.

Эти особенности предъявляют повышенные требования к тщательности выбора способов и средств измерений.These features make high demands on the thoroughness of the choice of methods and means of measurement.

Известен способ измерения свойств металлических покрытий [2], заключающийся в том, что катушкой индуктивности в материале покрытия при разных зазорах h между измерителем и объектом измерения возбуждают импульсный ток с частотой, обеспечивающей максимальную степень зависимости от нее контролируемых теплофизических параметров, измеряют температуру материала покрытия, по которой судят о теплофизических свойствах покрытия, а по выходным электрическим сигналам вихретокотеплового преобразователя судят об информативных параметрах материала покрытия.A known method of measuring the properties of metal coatings [2], which consists in the fact that the inductor in the coating material with different gaps h between the meter and the measurement object excites a pulsed current with a frequency that provides the maximum degree of dependence on it of controlled thermophysical parameters, measure the temperature of the coating material, according to which the thermal properties of the coating are judged, and the informative parameters of the mother are judged by the output electrical signals of the vortex-thermal converter la coating.

Недостатками данного способа являются низкие точность и скорость измерений, связанные со сложностью быстрого и точного измерения температурных показателей материала. Способ определения информативных параметров материала покрытия, например толщины, в патенте [2] не рассматривается.The disadvantages of this method are the low accuracy and speed of measurements associated with the complexity of the quick and accurate measurement of temperature indicators of the material. The method for determining the informative parameters of the coating material, for example thickness, is not considered in the patent [2].

Известны приборы для измерения толщин, в том числе электропроводящих неферромагнитных покрытий на электропроводящих неферромагнитных основаниях, в частности PosiTector 6000 NAS2 Standard [3], Pocket-Surfix [4] и другие. Такие приборы предназначены для измерения толщины неферромагнитных покрытий при условии, что электропроводность покрытия выше электропроводности основания: σпо=6-30, например медь на нержавеющей стали, серебро на латуни и т.п.Known instruments for measuring thicknesses, including electrically conductive non-ferromagnetic coatings on electrically conductive non-ferromagnetic substrates, in particular PosiTector 6000 NAS2 Standard [3], Pocket-Surfix [4] and others. Such devices are designed to measure the thickness of non-ferromagnetic coatings, provided that the conductivity of the coating is higher than the conductivity of the base: σ p / σ o = 6-30, for example, copper on stainless steel, silver on brass, etc.

Таким образом, недостаток указанных устройств состоит в ограниченности области применения с точки зрения соотношения характеристик материалов оснований и покрытий.Thus, the disadvantage of these devices is the limited scope in terms of the ratio of the characteristics of the materials of the bases and coatings.

Наиболее близким к заявляемому является способ вихретокового измерения толщины покрытий [5], заключающийся в том, что для зондирований подают гармонический сигнал выбранной частоты на обмотку возбуждения, установленную на середине ферритового сердечника, снимают сигналы с одинаковых измерительной и компенсационной обмоток, установленных на противоположных концах ферритового сердечника, находят их разностный сигнал и измеряют его фазу φ, при зондированиях объекта измерений прижимают к нему конец ферритового стержня с измерительной обмоткой.Closest to the claimed is a method of eddy current measurement of the thickness of the coatings [5], which consists in the fact that for probing a harmonic signal of the selected frequency is applied to the excitation coil installed in the middle of the ferrite core, signals are taken from the same measuring and compensation windings installed at opposite ends of the ferrite core, find their difference signal and measure its phase φ, when probing the measurement object, press the end of the ferrite rod with the measurement skein.

Известно [6], что возможности применения вихретоковых способов, использующих измерения фазы разностного сигнала, существенно ограничены из-за низкой чувствительности в области покрытий толщиной до 20 мкм. Особенно для случая σпо=(0,11-0,55).It is known [6] that the possibilities of using eddy current methods using phase measurements of a difference signal are significantly limited due to the low sensitivity in the coating region up to 20 μm thick. Especially for the case of σ p / σ o = (0.11-0.55).

Задачей заявляемого способа является измерение толщины тонких неферромагнитных металлических покрытий, нанесенных на неферромагнитные основания, в том числе в условиях, когда электропроводность покрытия меньше электропроводности основания, с возможностью измерения объектов с шероховатыми покрытиями и (или) криволинейными поверхностями, а также имеющих дополнительное неэлектропроводное покрытие.The objective of the proposed method is to measure the thickness of thin non-ferromagnetic metal coatings deposited on non-ferromagnetic substrates, including under conditions when the conductivity of the coating is less than the conductivity of the base, with the possibility of measuring objects with rough coatings and (or) curved surfaces, as well as having an additional non-conductive coating.

Для решения поставленной задачи в способе вихретокового измерения толщины металлических покрытий, заключающемся в том, что для зондирований подают гармонический сигнал выбранной частоты на обмотку возбуждения, установленную на середине ферритового сердечника, снимают сигналы с одинаковых измерительной и компенсационной обмоток, установленных на противоположных концах ферритового сердечника, находят их разностный сигнал и измеряют его фазу φ, при зондированиях объекта измерений прижимают к нему конец ферритового стержня с измерительной обмоткой, выбирают оптимальную fопт частоту обмотки возбуждения из соотношения:To solve the problem in the method of eddy current measurement of the thickness of metal coatings, which consists in the fact that for probing a harmonic signal of the selected frequency is applied to the field coil installed in the middle of the ferrite core, signals are taken from the same measuring and compensation windings installed on opposite ends of the ferrite core, find their difference signal and measure its phase φ, when probing the measurement object, press the end of the ferrite rod to it, measure noy winding selected optimal frequency f opt excitation winding from the relation:

fопт≈(0,3…0,7)/(π µ0 σп Т2пmax),f opt ≈ (0.3 ... 0.7) / (π µ 0 σ p T 2 p max ),

где µ0 - магнитная постоянная; σп - электропроводность покрытия; Тпmax - максимальная толщина покрытия,where µ 0 is the magnetic constant; σ p - electrical conductivity of the coating; T p max - maximum coating thickness,

перед началом измерений балансируют измерительную и компенсационную обмотки, добиваясь нулевого разностного сигнала при отсутствии объекта измерений, устанавливают прокладку из неферромагнитного металла, близкого по электропроводности к материалу покрытия, между ферритовым стержнем и объектом измерений, толщину прокладки выбирают так, чтобы при ориентировочно известных параметрах исследуемого объекта и ферритового стержня с обмотками обеспечить максимальную расчетную чувствительность амплитудно-фазовых характеристик разностного сигнала от толщины покрытия объекта, при зондированиях измеряют дополнительно амплитуду А разностного сигнала, градуируют измеритель, для чего зондируют мерные объекты, имеющие характеристики, близкие к исследуемому объекту, с несколькими известными толщинами Тп покрытия и при нескольких известных значениях зазоров h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью мерных объектов, сохраняют зависимость амплитуд и фаз разностных сигналов от толщин покрытия и зазоров А,φ(Тп, h), зондируют исследуемый объект, вычисляют толщину покрытия Тп и зазор h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта по измеренным значениям амплитуды и фазы разностного сигнала у исследуемого объекта, используя зависимость А,φ(Тп, h).Before starting the measurements, the measuring and compensation windings are balanced, achieving a zero difference signal in the absence of the measurement object, a gasket made of a non-ferromagnetic metal close in electrical conductivity to the coating material is installed between the ferrite core and the measurement object, the thickness of the gasket is selected so that for approximately known parameters of the studied object and a ferrite rod with windings provide the maximum design sensitivity of the amplitude-phase characteristics of the difference of the signal from the coating thickness of the object, when probing, the amplitude A of the difference signal is additionally measured, the meter is calibrated, for which measuring objects with characteristics close to the object under investigation are probed with several known coating thicknesses T p and with several known values of the gaps h between the ferrite core with the gasket and the surface of the measured objects, keep the dependence of the amplitudes and phases of the difference signals on the thickness of the coating and the gaps A, φ (T p , h), probe the object under study, calculate the thickness p coverage T p and the gap h between the ferrite core with the gasket and the coating surface of the object according to the measured values of the amplitude and phase of the difference signal of the object under study, using the dependence A, φ (T p , h).

Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы:The inventive method is illustrated by the following graphic materials:

Фиг.1 - вихретоковый измеритель, гдеFigure 1 - eddy current meter, where

1 - обмотка возбуждения;1 - field winding;

2 - ферритовый стержень;2 - ferrite core;

3 - измерительная обмотка;3 - measuring winding;

4 - компенсационная обмотка;4 - compensation winding;

5 - объект измерения;5 - measurement object;

6 - покрытие;6 - coating;

7 - основание;7 - base;

8 - прокладка;8 - gasket;

9 - балансировочная схема;9 - balancing scheme;

10 - вход балансировки;10 - balancing input;

11 - вихретоковый преобразователь;11 - eddy current transducer;

12 - блок детектирования.12 is a detection unit.

Фиг.2 - зависимость комплексного разностного сигнала от толщины покрытия.Figure 2 - dependence of the complex differential signal from the thickness of the coating.

Фиг.3 - зависимость комплексного разностного сигнала от толщины покрытия и высоты измерителя над поверхностью объекта измерений.Figure 3 - dependence of the complex difference signal on the thickness of the coating and the height of the meter above the surface of the measurement object.

Фиг.4 - измеритель над шероховатой поверхностью объекта измерений.Figure 4 - meter above the rough surface of the measurement object.

Фиг.5 - измеритель над округлой поверхностью объекта измерений.5 is a meter above the rounded surface of the measurement object.

Фиг.6 - структурная схема устройства измерения толщины покрытия, где:6 is a structural diagram of a device for measuring the thickness of the coating, where:

13 - микроконтроллер;13 - microcontroller;

14 - устройство управления и индикации.14 - control and indication device.

Для измерений толщины покрытий, как правило, используют вихретоковые преобразователи, Фиг.1. Принцип их действия состоит в том, что при зондировании на обмотку возбуждения 1 подают гармонический сигнал uв выбранной частоты f. Поле, возникающее в ферритовом сердечнике 2, вызывает появление сигналов uи и uк в одинаковых измерительной 3 и компенсационной 4 обмотках, соответственно. Эти сигналы поступают на балансировочную схему 9, где вычитаются. При отсутствии объекта исследования сигналы равны uи=uк=u0, а разностный сигнал измерительной 3 и компенсационной 4 обмоток (Δu)=(uи-uк) на выходе балансировочной схемы 9 равен нулю. Если конец ферритового сердечника 2, на котором расположена измерительная обмотка 3, прижать к объекту исследования 5, то сигнал uи изменяет амплитуду А и фазу φ в зависимости от толщины покрытия Тп и высоты (зазора) h вихретокового преобразователя над объектом измерения, электропроводности материалов покрытия σп и основания σо и других параметров. Разностный сигнал измерительной 3 и компенсационной 4 обмоток Δu поступает на блок детектирования 12. Сигнал uк с компенсационной обмотки 4 используется в качестве опорного. На выходе блока детектирования формируются сигналы, пропорциональные модулю амплитуды A(Tп, h) и фазы φ(Tп, h) разностного сигнала. Эти сигналы, Фиг.2, могут быть изображены в комплексной плоскости

Figure 00000001
. Корректное использование этих сигналов позволяет определить искомые характеристики Тп и h. Для решения этой задачи необходимо выбрать оптимальные параметры вихретокового преобразователя.For measuring the thickness of the coatings, eddy current transducers are usually used, Fig. 1. The principle of their action is that when sensing, a harmonic signal u at a selected frequency f is supplied to the field winding 1. The field arising in the ferrite core 2 causes the appearance of the signals u and and u k in the same measuring 3 and compensation 4 windings, respectively. These signals are fed to the balancing circuit 9, where they are subtracted. In the absence of the object of study, the signals are equal to u and = u k = u 0 , and the difference signal of the measuring 3 and compensation 4 windings (Δu) = (u and -u k ) at the output of the balancing circuit 9 is zero. If the end of the ferrite core 2, on which the measuring winding 3 is located, is pressed against the object of study 5, then the signal u and changes the amplitude A and phase φ depending on the coating thickness T p and the height (gap) h of the eddy current transducer over the measurement object, the conductivity of materials coating σ p and base σ about and other parameters. The difference signal of the measuring 3 and compensation 4 windings Δu is supplied to the detection unit 12. The signal u to from the compensation winding 4 is used as a reference. At the output of the detection unit, signals are generated proportional to the amplitude modulus A (T p , h) and phase φ (T p , h) of the difference signal. These signals, Figure 2, can be depicted in a complex plane
Figure 00000001
. The correct use of these signals allows you to determine the desired characteristics of T p and h. To solve this problem, it is necessary to choose the optimal parameters of the eddy current transducer.

Для расчета параметров измерительного преобразователя удобно использовать обобщенный параметр

Figure 00000002
, где R - эквивалентный радиус обмотки возбуждения 1; σи - интегральная электропроводность объекта измерений; µ0 - магнитная постоянная. Для измерения малоразмерных объектов следует выбирать минимальные из технически реализуемых размеры ферритового стержня. Если ферритовый стержень 2 имеет диаметр 1 мм, то эквивалентный радиус обмотки возбуждения 1 может составлять R=0,5…0,7 мм. Вариация Тп будет приводить к изменению интегрального значения электропроводности σи в зоне измерения и, соответственно, параметра β. Для обеспечения приемлемой чувствительности величину β(σп) следует выбирать на уровне порядка 5…30 [7].It is convenient to use the generalized parameter to calculate the parameters of the measuring transducer
Figure 00000002
where R is the equivalent radius of the field winding 1; σ and - integrated electrical conductivity of the measurement object; µ 0 is the magnetic constant. To measure small objects, you should choose the minimum of the technically feasible dimensions of the ferrite core. If the ferrite rod 2 has a diameter of 1 mm, then the equivalent radius of the field winding 1 can be R = 0.5 ... 0.7 mm. Variation T n will lead to a change in the integral values of electrical conductivity σ and a measurement zone and, accordingly, the parameter β. To ensure acceptable sensitivity, the value of β (σ p ) should be chosen at the level of the order of 5 ... 30 [7].

В общем случае глубина проникновения вихревых токов 8, определяющая максимальную измеряемую толщину покрытия Тпmax и минимальную толщину основания Tomin, равна:

Figure 00000003
, где σ - электропроводность материала (покрытия или основания).In the General case, the penetration depth of the eddy currents 8, which determines the maximum measured coating thickness T p max and the minimum base thickness T omin , is equal to:
Figure 00000003
where σ is the electrical conductivity of the material (coating or base).

В соответствии с [8] диапазон измерения Тпmax=(0,6…0,8)δ, а минимальная допустимая толщина основания Tоmin=2,5δ. Из указанных выше соотношений следует, что оптимальное значение частоты преобразователя равно:In accordance with [8], the measuring range is T p max = (0.6 ... 0.8) δ, and the minimum allowable base thickness Tmin = 2.5δ. From the above relations it follows that the optimal value of the frequency of the Converter is equal to:

Figure 00000004
Figure 00000004

Для обеспечения оптимального β значение эквивалентного радиуса R обмотки возбуждения для вихретокового фазового преобразователя необходимо выбирать из условия:

Figure 00000005
To ensure optimal β, the value of the equivalent radius R of the field winding for the eddy current phase transformer must be selected from the condition:
Figure 00000005

Рассмотрим подробнее заявляемый способ оценки толщины покрытия объекта измерения на основе амплитуды A(Tп, h) и фазы φ(Tп, h) разностного сигнала.Consider in more detail the inventive method for estimating the coating thickness of the measurement object based on the amplitude A (T p , h) and phase φ (T p , h) of the difference signal.

Вектор комплексного относительного разностного напряжения

Figure 00000006
может быть рассчитан теоретически по формулам [9]:The vector of the complex relative differential voltage
Figure 00000006
can be calculated theoretically by the formulas [9]:

Figure 00000007
Figure 00000007

при

Figure 00000008
at
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

где

Figure 00000010
- модуль напряжения на выходе измерительной обмотки при отсутствии объекта измерений, RВ - радиус обмотки возбуждения; RИ -радиус измерительной обмотки; zи, zв - расстояние от измерительной обмотки и обмотки возбуждения до поверхности изделия соответственно; Ji(λRi) - функция Бесселя первого порядка; λ - параметр преобразования; М - коэффициент начальной взаимоиндукции между обмотками; ω=2πf -круговая частота тока возбуждения; UК - напряжение на выходе компенсационной обмотки. При расчетах можно принять радиусы обмоток равными радиусу ферритового сердечника [10].Where
Figure 00000010
- voltage module at the output of the measuring winding in the absence of the measurement object, R B - radius of the field winding; R And the radius of the measuring winding; z and , z in - the distance from the measuring winding and the field winding to the surface of the product, respectively; J i (λR i ) is the first-order Bessel function; λ is the transformation parameter; M is the coefficient of initial mutual induction between the windings; ω = 2πf is the circular frequency of the excitation current; U K - voltage at the output of the compensation winding. In the calculations, we can take the radii of the windings equal to the radius of the ferrite core [10].

На Фиг.2 на комплексной плоскости представлена рассчитанная в соответствии с (2) зависимость (линия а-b-c-d-e) комплексного относительного разностного напряжения от толщины покрытия -

Figure 00000011
в виде вещественной RE(U*P) и мнимой IM(U*P) составляющих для оловянно-свинцового покрытия медного основания, при h=0. В точке а Тп=0, а в точке е Тп=∞. На участке а-b в диапазоне Тп=(0…15) мкм фаза φ практически не изменяется, а линия a-b-c-d-e совпадает с линией Н, которая характеризует изменение комплексного относительного разностного напряжения
Figure 00000012
при увеличении высоты h между ферритовым стержнем и измеряемым объектом, т.е. покрытия такой толщины с точки зрения вихретоковых измерений воспринимаются как зазор. Таким образом, участок а-b оказывается малоинформативным и не пригоден для измерения толщины покрытия Тп. На участке b-с указанная чувствительность возрастает, но не достаточна для точного измерения толщины покрытия Тп. Наконец после точки с при реализуемых на практике точностях измерения фазы φ и амплитуды А появляется возможность измерять Тп=(0…15) мкм с абсолютной погрешностью на уровне ±(1…1,5) мкм. Для обеспечения возможности измерения толщины тонких покрытий (в диапазоне толщин 0…20 мкм) необходимо перенести начало измерений в точку с, например, путем установки, Фиг.1, прокладки 8 из материала, соответствующего или близкого по электропроводности материалу покрытия 6 (например, сплава олово-свинец), толщиной порядка Тпр=(15-60) мкм, между ферритовым стержнем 2 и объектом измерения 5 (покрытием 6). На Фиг.2 показано, что при установке прокладки толщиной 55 мкм в точке с Тп=0 и годограф
Figure 00000013
при изменении Тп от нуля до Тпmax будет располагаться между точками с-е.Figure 2 on the complex plane presents calculated in accordance with (2) the dependence (line a-bcde) of the complex relative differential voltage from the coating thickness -
Figure 00000011
in the form of real RE (U * P ) and imaginary IM (U * P ) components for the tin-lead coating of the copper base, at h = 0. At the point a Т Т п = 0, and at the point е Т Т п = ∞. On the plot a-b in the range T p = (0 ... 15) μm, the phase φ practically does not change, and the line abcde coincides with the line H, which characterizes the change in the complex relative difference voltage
Figure 00000012
with increasing height h between the ferrite core and the measured object, i.e. coatings of this thickness from the point of view of eddy current measurements are perceived as a gap. Thus, section a-b is not very informative and is not suitable for measuring the coating thickness T p. In section b-c, the indicated sensitivity increases, but is not sufficient for accurate measurement of the coating thickness T p. Finally, after point c with practical phase measurement accuracy φ and amplitude A, it becomes possible to measure T p = (0 ... 15) μm with an absolute error of ± (1 ... 1.5) μm. In order to be able to measure the thickness of thin coatings (in the thickness range 0 ... 20 μm), it is necessary to transfer the beginning of measurements to point c, for example, by installing, Fig. 1, gaskets 8 from a material corresponding to or similar in electrical conductivity to the coating material 6 (for example, tin-lead), a thickness of the order of T ol = (15-60) microns, between the ferrite rod 2 and the measurement object 5 (coating 6). Figure 2 shows that when installing gaskets with a thickness of 55 μm at a point with T p = 0 and hodograph
Figure 00000013
when T p changes from zero to T p max will be located between points cf.

На Фиг.3 представлено семейство зависимостей

Figure 00000013
при разных значениях h. Эти зависимости могут быть рассчитаны теоретически, но большей точности измерений можно добиться за счет градуировки реальных приборов на образцовых объектах.Figure 3 presents a family of dependencies
Figure 00000013
at different values of h. These dependences can be calculated theoretically, but more accurate measurements can be achieved by calibrating real instruments on exemplary objects.

Существенными отличиями заявляемого способа являются следующие.Significant differences of the proposed method are as follows.

Выбирают оптимальную fопт частоту обмотки возбуждения из соотношения (1). Такой выбор частоты позволяет выбрать наилучшие условия для измерения искомых параметров объекта измерений.The optimal f opt frequency of the field winding is selected from relation (1). This choice of frequency allows you to select the best conditions for measuring the desired parameters of the measurement object.

В прототипе частота обмотки возбуждения выбирается оператором исходя из параметров материала объекта исследований, требований по разрешающей способности и т.п., однако конкретные рекомендации по выбору частоты не рассматриваются.In the prototype, the frequency of the field winding is selected by the operator based on the parameters of the material of the object of study, the requirements for resolution, etc., however, specific recommendations for choosing the frequency are not considered.

Перед началом измерений балансируют измерительную и компенсационную обмотки, добиваясь нулевого разностного сигнала при отсутствии объекта измерений, что позволяет исключить влияние различных (параметрических, температурных и т.п.) источников нестабильности работы.Before starting measurements, the measuring and compensation windings are balanced, achieving a zero difference signal in the absence of the measurement object, which eliminates the influence of various (parametric, temperature, etc.) sources of instability.

В прототипе балансировка не проводится.In the prototype, balancing is not performed.

Устанавливают прокладку из неферромагнитного металла близкого по электропроводности к материалу покрытия между ферритовым стержнем и объектом измерений, а толщину прокладки выбирают так, чтобы при ориентировочно известных параметрах исследуемого объекта и ферритового стержня с обмотками обеспечить максимальную расчетную чувствительность амплитудно-фазовых характеристик (5) разностного сигнала от толщины покрытия объекта (Фиг.2). Указанные действия позволяют добиться удовлетворительной чувствительности измерителя в сложных условиях измерения материалов, близких по свойствам.A non-ferromagnetic metal gasket is installed that is close in electrical conductivity to the coating material between the ferrite core and the measurement object, and the gasket thickness is selected so that, with approximately known parameters of the test object and the ferrite core with windings, the maximum calculated sensitivity of the amplitude-phase characteristics (5) of the difference signal from the thickness of the coating of the object (Figure 2). The indicated actions make it possible to achieve a satisfactory sensitivity of the meter under difficult conditions of measuring materials similar in properties.

В прототипе вопросы чувствительности измерителя не рассматриваются.In the prototype, the sensitivity of the meter is not considered.

При зондированиях измеряют дополнительно амплитуду А разностного сигнала, что позволяет использовать амплитудно-фазовую характеристику разностного сигнала, т.е. более полную информацию о свойствах объекта измерений.When probing, the amplitude A of the difference signal is additionally measured, which allows the use of the amplitude-phase characteristic of the difference signal, i.e. more complete information about the properties of the measurement object.

В прототипе измеряют только фазу разностного сигнала.In the prototype, only the phase of the difference signal is measured.

Градуировка измерителя путем зондирования мерных объектов, имеющих характеристики, близкие к исследуемому объекту, с несколькими известными толщинами Тп покрытия и при нескольких известных значениях зазоров h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью мерных объектов и сохранение зависимости амплитуд и фаз разностных сигналов от толщин покрытия и зазоров А,φ(Тп, h) позволяет получить зависимость, изображенную на Фиг.2, и за счет этого проводить измерения с учетом конкретных материалов и условий измерений.Calibration of the meter by sensing measuring objects having characteristics close to the object under study, with several known thicknesses T p of the coating and with several known values of the gaps h between the ferrite core with the gasket and the surface of the measuring objects and maintaining the dependence of the amplitudes and phases of the difference signals on the coating thicknesses and the gaps A, φ (T p , h) allows you to get the dependence shown in figure 2, and due to this, to carry out measurements taking into account specific materials and measurement conditions.

В прототипе градуировка не предусмотрена.In the prototype, graduation is not provided.

Определяют толщину покрытия и зазор между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта по измеренным значениям амплитуды и фазы исследуемого объекта с использованием указанной зависимости А,φ(Тп, h). Толщина покрытия является искомым параметром объекта измерения для всех подобных устройств, однако в данном случае появляется возможность измерения тонких покрытий, которые не способны измерить известные авторам другие способы и устройства. Возможность измерения зазора между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта позволяет оценивать толщину диэлектрического покрытия, например лака, краски и т.п., нанесенного на объект измерений, уточнять толщину покрытия при наличии шероховатости и (или) кривизны объекта исследования.The thickness of the coating and the gap between the ferrite core with the gasket and the surface of the coating of the object are determined from the measured values of the amplitude and phase of the test object using the indicated dependence A, φ (T p , h). The coating thickness is the desired parameter of the measurement object for all such devices, however, in this case, it becomes possible to measure thin coatings that are not able to measure other methods and devices known to the authors. The ability to measure the gap between the ferrite core with the gasket and the coating surface of the object allows you to evaluate the thickness of the dielectric coating, such as varnish, paint, etc., applied to the measurement object, to clarify the thickness of the coating in the presence of roughness and (or) curvature of the test object.

В прототипе определяют только толщину, причем не тонких покрытий.The prototype determines only the thickness, and not thin coatings.

Рассмотрим возможность реализации заявляемого способа.Consider the possibility of implementing the proposed method.

Для зондирований подают гармонический сигнал uв выбранной частоты fопт на обмотку возбуждения 1, установленную на середине ферритового сердечника 2, снимают сигналы с одинаковых обмоток компенсационной 3 - uк и измерительной 4 - uи, установленных на противоположных концах ферритового сердечника 2. На практике для упрощения обработки вместо uи удобнее снимать разностный сигнал Δu=uк-uи с балансировочной схемы 9. Находят фазу φ и амплитуду А разностного сигнала

Figure 00000013
.For sounding, a harmonic signal u in the selected frequency f opt is supplied to the field winding 1 installed in the middle of the ferrite core 2, signals are taken from the same compensation windings 3 - u to and measuring 4 - u and installed on opposite ends of the ferrite core 2. In practice to simplify the processing, instead of u and easier to remove the residual signal Δu = u -u and to a balancing circuit 9. Find the phase φ and amplitude a difference signal
Figure 00000013
.

При изготовлении измерителя балансируют измерительную 4 и компенсационную 3 обмотки, добиваясь нулевого разностного сигнала на выходе балансировочной схемы 9 при отсутствии объекта измерений 5.In the manufacture of the meter balance measuring 4 and compensation 3 windings, achieving a zero difference signal at the output of the balancing circuit 9 in the absence of the measurement object 5.

По известным характеристикам материалов основания 5 и покрытия 6 измеряемого объекта 7 по формулам (2) рассчитывают зависимость

Figure 00000013
и определяют необходимую толщину прокладки 8 так, чтобы обеспечить максимальную расчетную чувствительность амплитудно-фазовых характеристик разностного сигнала
Figure 00000013
от толщины покрытия Тп объекта измерения 7. Устанавливают прокладку 8 из неферромагнитного металла, близкого по электропроводности к материалу покрытия 6, между ферритовым стержнем 2 и объектом измерений 5.According to the known characteristics of the materials of the base 5 and coating 6 of the measured object 7 according to the formulas (2) calculate the dependence
Figure 00000013
and determine the required thickness of the strip 8 so as to ensure maximum design sensitivity of the amplitude-phase characteristics of the difference signal
Figure 00000013
from the thickness of the coating T p of the measurement object 7. Install a gasket 8 of non-ferromagnetic metal, close in electrical conductivity to the coating material 6, between the ferrite core 2 and the measurement object 5.

Градуируют измеритель, для чего зондируют мерные объекты, имеющие характеристики, близкие к исследуемому объекту, с несколькими известными толщинами Тп покрытия и при нескольких известных значениях зазоров h между ферритовым стержнем 2 с прокладкой 8 и поверхностью мерных объектов 5. В результате получают градуировочную зависимость А,φ(Тп, h), которую сохраняют. Эта зависимость позволяет решить обратную задачу: по известным значениям А и φ найти Тп и h.The meter is calibrated, for which measuring objects with characteristics close to the object under investigation are probed, with several known coating thicknesses T p and with several known values of the gaps h between the ferrite core 2 with gasket 8 and the surface of the measuring objects 5. As a result, a calibration dependence A is obtained , φ (Т п , h), which is preserved. This dependence allows us to solve the inverse problem: by the known values of A and φ find T p and h.

Зондируют исследуемый объект 5, измеряют амплитуду А и фазу φ разностного сигнала

Figure 00000013
, по которым с использованием сохраненной зависимости А,φ(Тп, h) определяют толщину покрытия Тп и зазор h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта.Probe the test object 5, measure the amplitude A and phase φ of the difference signal
Figure 00000013
according to which, using the stored dependence A, φ (T p , h), the coating thickness T p and the gap h between the ferrite core with the gasket and the coating surface of the object are determined.

Таким образом, знание величины зазора h позволяет определить толщину покрытия Тп, в том числе и для объектов с дополнительным неэлектропроводящим покрытием (лак, краска и т.п.), имеющих шероховатость металлического покрытия Rz (Фиг.5) и криволинейные поверхности (радиус r - Фиг.6), поскольку все эти факторы могут рассматриваться как эквивалентный зазор hэ [11].Thus, knowing the value of the gap h allows you to determine the thickness of the coating T p , including for objects with an additional non-conductive coating (varnish, paint, etc.), having a roughness of the metal coating R z (Figure 5) and curved surfaces ( radius r - Fig.6), since all these factors can be considered as an equivalent gap h e [11].

Рассмотрим устройство, реализующее заявляемый способ, Фиг.1, 6.Consider a device that implements the inventive method, Fig.1, 6.

Вихретоковый преобразователь 11 содержит ферритовый стержень 2, на который намотаны обмотки возбуждения 1, измерительная 3 и компенсационная 4. На конце стержня 2 установлена прокладка 8. Для зондирований стержень 2 с прокладкой 8 прижимают к измеряемому объекту 5, состоящему из основания 7 с покрытием 6. Заметим, что на Фиг.1, 6 для наглядности не соблюден масштаб, поскольку при толщине стержня в единицы миллиметров, толщина прокладки 8 и покрытия 6 может составлять десятки микрометров. Балансировочная схема 9 выполнена в виде цифроуправляемого от входа 10 резистора и позволяет выставить нулевой разностный сигнал измерительной 3 и компенсационной 4 обмоток. Блок детектирования 12 содержит амплитудный и фазовый детекторы, позволяющие определить амплитуду и фазу разностного сигнала измерительной и компенсационной обмоток, которые зависят от толщины покрытия и высоты вихретокового преобразователя над поверхностью объекта, т.е. А,φ(Тп, h). Микроконтроллер 14 содержит цифроаналоговый преобразователь для формирования сигнала Uв для обмотки возбуждения и аналого-цифровые преобразователи для приема сигналов, пропорциональных амплитуде и фазе А,φ(Тп, h) разностного сигнала. Микроконтроллер снабжен пультом управления и индикации 14, с которого производится задание режимов работы измерителя и отображаются результаты измерений.The eddy current transducer 11 contains a ferrite rod 2, on which the field windings 1, measuring 3 and compensation 4 are wound. A gasket is installed at the end of the rod 2. For sounding, the rod 2 with the gasket 8 is pressed against the measured object 5, consisting of a base 7 with a coating 6. Note that in FIGS. 1, 6, for clarity, the scale is not respected, since with a rod thickness of several millimeters, the thickness of the gasket 8 and the coating 6 can be tens of micrometers. The balancing circuit 9 is made in the form of a digital-controlled resistor from input 10 and allows you to set the zero difference signal of measuring 3 and compensation 4 windings. The detection unit 12 contains amplitude and phase detectors, which allow determining the amplitude and phase of the difference signal of the measuring and compensation windings, which depend on the coating thickness and the height of the eddy current transducer above the surface of the object, i.e. A, φ (T p , h). The microcontroller 14 contains a digital-to-analog converter for generating a U in signal for the field coil and analog-to-digital converters for receiving signals proportional to the amplitude and phase A, φ (T p , h) of the difference signal. The microcontroller is equipped with a control and display panel 14, from which the operating modes of the meter are set and the measurement results are displayed.

При изготовлении производится балансировка измерителя. Для этого зондируют пространство без объекта и, изменяя через вход балансировки 10 код балансировочной схемы 9 от микроконтроллера 13, добиваются нулевых разностных сигналов на выходе блока детектирования 12.At manufacturing, the meter is balanced. To do this, probe the space without an object and, changing through the balancing input 10 the code of the balancing circuit 9 from the microcontroller 13, achieve zero difference signals at the output of the detection unit 12.

Перед началом измерений необходимо иметь априорную информацию об электропроводностях основания σо и покрытия σп, предполагаемых их толщинах Тпmax, Tоmin.Before starting the measurements, it is necessary to have a priori information about the electrical conductivities of the base σ о and the coating σ p , their expected thicknesses T p max , T min .

Вычисляют оптимальную частоту возбуждения fопт, используя соотношение (1).The optimal excitation frequency f opt is calculated using relation (1).

По соотношениям (2) строят теоретическую линию a-b-c-d-e, Фиг.2, и определяют необходимую толщину прокладки Тпр. Устанавливают прокладку 6 на конец сердечника 2 вихретокового преобразователя 11.Using the relations (2), the theoretical line abcde is constructed, Fig. 2, and the required thickness of the gasket T pr is determined. Install the gasket 6 at the end of the core 2 of the eddy current transducer 11.

При зондированиях микроконтроллер 13 формирует меандр с частотой fопт, который после сглаживания на фильтре нижних частот (на Фиг.6 не показан) в виде синусоидального сигнала uв подается на обмотку возбуждения 1. Снимают сигналы Δu и uк с балансировочной схемы 9 и компенсационной 4 обмоток соответственно. По полученным сигналам блок детектирования формирует сигналы, пропорциональные амплитуде и фазе разностного сигнала А,φ(Тп, h).When probing the microcontroller 13 generates a square wave with a frequency f opt which, after smoothing in a lowpass filter (not shown in Figure 6) as a sinusoidal signal u in applied to the excitation winding 1. Read the signals u and Δu to a balancing circuit 9 and the compensation 4 windings respectively. Based on the received signals, the detection unit generates signals proportional to the amplitude and phase of the difference signal A, φ (T p , h).

Установка соответствующей прокладки и градуировка измерителя могут производиться в процессе изготовления прибора, если его назначение и условия применения априорно известны, или непосредственно перед измерениями. Градуировка прибора представляет процедуру установки чувствительности с использованием комплекта мер толщины покрытия Тп на основании. Калибровка по зазору осуществляется, например, путем наклеивания на меры толщины слоев диэлектрической пленки известной толщины. При градуировке производятся зондирования, определяются амплитуды А и фазы φ разностных сигналов при известных толщинах покрытия и Тп и зазорах h. Полученные результаты А,φ(Тп, h) сохраняются в постоянном запоминающем устройстве микроконтроллера 13. Впоследствии это постоянное запоминающее устройство используется как функциональный преобразователь для решения обратной задачи: Tп,h(А,φ).Installation of the appropriate gasket and calibration of the meter can be carried out during the manufacturing process of the device, if its purpose and application conditions are a priori known, or immediately before measurements. The calibration of the device represents the procedure for setting the sensitivity using a set of measures of the thickness of the coating T p on the basis. Gap calibration is carried out, for example, by gluing a dielectric film of known thickness onto thickness measures. During calibration, soundings are performed, the amplitudes A and phases φ of the difference signals are determined for known coating thicknesses and T p and gaps h. The results A, φ (T p , h) are stored in the permanent memory of the microcontroller 13. Subsequently, this permanent memory is used as a functional converter for solving the inverse problem: T p , h (A, φ).

Зондируют исследуемый объект, измеряют амплитуду и фазу разностного сигнала, определяют толщину покрытия Тп и зазор h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта с использованием описанного функционального преобразователя.The object under investigation is probed, the amplitude and phase of the difference signal are measured, the coating thickness T p and the gap h between the ferrite core with the gasket and the object coating surface are determined using the described functional transducer.

Для исследуемых объектов с шероховатыми покрытиями и (или) криволинейными поверхностями измеренная величина зазора h характеризует с степень шероховатости Rz и(или) кривизны r.For the studied objects with rough coatings and (or) curved surfaces, the measured gap value h characterizes with the degree of roughness R z and (or) curvature r.

Таким образом, заявляемый способ является технически реализуемым и позволяет проводить измерения толщины покрытий в указанных условиях.Thus, the inventive method is technically feasible and allows you to measure the thickness of the coatings under these conditions.

Устройства, разработанные в соответствии с изложенным выше, позволяют производить измерение толщины неферромагнитных металлических покрытий с электропроводностью от 6 до 9,5 МСм/м на неферромагнитных основаниях из цветных металлов с электропроводностью от 16 до 60 МСм/м. Минимальный диаметр оснований dmin=2 мм, максимальная шероховатость Rzmin=20 мкм. Основная допустимая погрешность измерения толщины покрытия ΔТп не более ±(1…2) мкм.Devices developed in accordance with the above allow measuring the thickness of non-ferromagnetic metal coatings with conductivity from 6 to 9.5 MS / m on non-ferrous non-ferrous metal substrates with conductivity from 16 to 60 MS / m. The minimum diameter of the bases d min = 2 mm, the maximum roughness R zmin = 20 microns. The main permissible error in measuring the coating thickness ΔТ p is not more than ± (1 ... 2) microns.

Источники информацииInformation sources

1. Бабаджанов Л.С., Бабаджанова М.Л. Метрологическое обеспечение измерений толщины покрытий. - М.: «Издательство стандартов», 2004. - 264 с.1. Babadjanov L.S., Babadjanova M.L. Metrological support for coating thickness measurements. - M .: "Publishing house of standards", 2004. - 264 p.

2. Патент RU 2351924 Вихретокотепловой способ контроля параметров сверхтонких металлопокрытий.2. Patent RU 2351924 Eddy-thermal method for controlling the parameters of ultrathin metal coatings.

3. http://www.ndtprom.ru/product/positector_6000nrs2.html.3. http://www.ndtprom.ru/product/positector_6000nrs2.html.

4. http://www.graco-spb.ru/control/p_surfix.html.4.http: //www.graco-spb.ru/control/p_surfix.html.

5. Патент RU 2384839 Вихретоковый измеритель.5. Patent RU 2384839 Eddy current meter.

6. Дорофеев А.Л., Никитин А.И., Рубин А.Л. Индукционная толщинометрия. - М.: «Энергия», 1978. - 184 с.6. Dorofeev A.L., Nikitin A.I., Rubin A.L. Induction thickness gauge. - M .: "Energy", 1978. - 184 p.

7. «Неразрушающий контроль». Справочник в 8 томах под общей редакцией В.В Клюева, Том 2, Книга 2, «Вихретоковый контроль», 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2006. - 688 с.7. "Non-destructive testing." Handbook in 8 volumes, edited by V.V. Klyuyev, Volume 2, Book 2, “Eddy Current Control”, 2nd ed., Rev. - M.: Mechanical Engineering, 2006. - 688 p.

8. ISO 21968. Non-magnetic metallic coatings on metallic and nonmetallic basis materials - Measurement of coatings thickness - Phasesensitive eddy-current method.8. ISO 21968. Non-magnetic metallic coatings on metallic and nonmetallic basis materials - Measurement of coatings thickness - Phasesensitive eddy-current method.

9. «Неразрушающий контроль». Справочник в 8 томах под общей редакцией В.В Клюева, Том 2, Книга 2, «Вихретоковый контроль», 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2006. - 688 с.9. "Non-destructive testing." Handbook in 8 volumes, edited by V.V. Klyuyev, Volume 2, Book 2, “Eddy Current Control”, 2nd ed., Rev. - M.: Mechanical Engineering, 2006. - 688 p.

10. Дорофеев А.Л., Никитин А.И., Рубин А.Л. Индукционная толщинометрия. - М.: «Энергия», 1978. - 184 с.10. Dorofeev A.L., Nikitin A.I., Rubin A.L. Induction thickness gauge. - M .: "Energy", 1978. - 184 p.

11. Сясько В.А., Ивкин А.Е. Вихретоковая толщинометрия неферромагнитных металлических покрытий на изделиях из цветных металлов // Мир измерений, 2010, №6, стр.18-23.11. Syasko V.A., Ivkin A.E. Eddy current thickness measurement of non-ferromagnetic metal coatings on non-ferrous metal products // World of Measurements, 2010, No. 6, p. 18-23.

Claims (1)

Способ вихретокового измерения толщины тонких неферромагнитных металлических покрытий, заключающийся в том, что для зондирований подают гармонический сигнал выбранной частоты на обмотку возбуждения, установленную на середине ферритового сердечника, снимают сигналы с одинаковых измерительной и компенсационной обмоток, установленных на противоположных концах ферритового сердечника, находят их разностный сигнал и измеряют его фазу φ, при зондированиях объекта измерений прижимают к нему конец ферритового стержня с измерительной обмоткой, отличающееся тем, что выбирают оптимальную fопт частоту обмотки возбуждения из соотношения fопт=(0,3…0,7)/(π µ0 σп Т2пmax), где µ0 - магнитная постоянная; σп - электропроводность покрытия; Tпmax - максимальная толщина покрытия, перед началом измерений балансируют измерительную и компенсационную обмотки, добиваясь нулевого разностного сигнала при отсутствии объекта измерений, устанавливают прокладку из неферромагнитного металла, близкого по электропроводности к материалу покрытия между ферритовым стержнем и объектом измерений, толщину прокладки выбирают так, чтобы при ориентировочно известных параметрах исследуемого объекта и ферритового стержня с обмотками обеспечить максимальную расчетную чувствительность амплитудно-фазовых характеристик разностного сигнала от толщины покрытия объекта, при зондированиях измеряют дополнительно амплитуду А разностного сигнала, градуируют измеритель, для чего зондируют мерные объекты, имеющие характеристики, близкие к исследуемому объекту, с несколькими известными толщинами Тп покрытия и при нескольких известных значениях зазоров h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью мерных объектов сохраняют зависимость амплитуд и фаз разностных сигналов от толщин покрытия и зазоров А, φ(Тп, h), зондируют исследуемый объект, вычисляют толщину покрытия Тп, зазор h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта по измеренным значениям амплитуды А и фазы φ разностного сигнала, используя зависимость А, φ(Тп, h). The method of eddy current measurement of the thickness of thin non-ferromagnetic metal coatings, which consists in the fact that for probing a harmonic signal of the selected frequency is applied to the excitation coil installed in the middle of the ferrite core, signals are taken from the same measuring and compensation windings installed at opposite ends of the ferrite core, their difference is found the signal and measure its phase φ, when probing the measurement object, press the end of the ferrite rod with the measuring coil to it Coy, characterized in that the selected optimal frequency f opt excitation winding from the relation f opt = (0,3 ... 0,7) / ( π μ 0 σ n 2 T pmax), where μ 0 - magnetic constant; σ p - electrical conductivity of the coating; T pmax is the maximum coating thickness, balance the measuring and compensation windings before starting measurements, achieving a zero difference signal in the absence of the measurement object, install a non-ferromagnetic metal gasket that is close in electrical conductivity to the coating material between the ferrite core and the measurement object, and select the gasket thickness so that with approximately known parameters of the studied object and the ferrite core with windings, ensure the maximum calculated sensitivity amplitude the bottom-phase characteristics of the difference signal from the coating thickness of the object, when probing, the amplitude A of the difference signal is additionally measured, the meter is calibrated, for which measuring objects with characteristics close to the object under study, with several known coating thicknesses T p and with several known gap values are probed h between the ferrite core with the gasket and the surface of the measured objects retain the dependence of the amplitudes and phases of the difference signals on the thickness of the coating and the gaps A, φ (T p , h), probe investigated object, calculate the coating thickness T p , the gap h between the ferrite core with the gasket and the surface of the coating of the object according to the measured values of the amplitude A and phase φ of the difference signal, using the dependence A, φ (T p , h).
RU2011110982/28A 2011-03-23 2011-03-23 Method for eddy current-measurement of thickness of metal coatings RU2456589C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011110982/28A RU2456589C1 (en) 2011-03-23 2011-03-23 Method for eddy current-measurement of thickness of metal coatings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011110982/28A RU2456589C1 (en) 2011-03-23 2011-03-23 Method for eddy current-measurement of thickness of metal coatings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2456589C1 true RU2456589C1 (en) 2012-07-20

Family

ID=46847521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011110982/28A RU2456589C1 (en) 2011-03-23 2011-03-23 Method for eddy current-measurement of thickness of metal coatings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2456589C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532858C2 (en) * 2013-01-28 2014-11-10 Закрытое Акционерное Общество "КОНСТАНТА" Measurement method of thickness of non-ferromagnetic electrically conducting coating of steel
RU2656115C1 (en) * 2016-12-07 2018-05-31 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of metallic non-magnetic tubes wall thickness eddy current control
RU2784787C1 (en) * 2022-04-26 2022-11-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (ФГАОУ ВО НИ ТПУ) Method for eddy current control of wall thickness of metal non-magnetic pipes

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1383195A1 (en) * 1986-07-01 1988-03-23 Институт физики полупроводников АН ЛитССР Method of measuring layer thickness of multilayer articles
SU1562680A1 (en) * 1988-07-22 1990-05-07 Московский энергетический институт Eddy-current method of determining thickness of coatings
SU1573415A1 (en) * 1988-08-29 1990-06-23 Предприятие П/Я А-3869 Method of eddy-current inspection
SU1758413A1 (en) * 1990-10-15 1992-08-30 Институт Прикладной Физики Ан Бсср Method of testing metal surface layer thickness
RU2283488C2 (en) * 2000-08-24 2006-09-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Method for controlling object made of electrically conducting material
EP1701157A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-13 General Electric Company Eddy current inspection method and system using multifrequency excitation and multifrequency phase analysis
RU2351924C1 (en) * 2007-08-16 2009-04-10 Закрытое акционерное общество научно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения "СПЕКТР" (ЗАО НИИИН МНПО "СПЕКТР") Heat eddy current method of hyperfine metal coatings parameters control
RU2384839C1 (en) * 2008-10-13 2010-03-20 Закрытое Акционерное Общество "КОНСТАНТА" Eddy current metre

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1383195A1 (en) * 1986-07-01 1988-03-23 Институт физики полупроводников АН ЛитССР Method of measuring layer thickness of multilayer articles
SU1562680A1 (en) * 1988-07-22 1990-05-07 Московский энергетический институт Eddy-current method of determining thickness of coatings
SU1573415A1 (en) * 1988-08-29 1990-06-23 Предприятие П/Я А-3869 Method of eddy-current inspection
SU1758413A1 (en) * 1990-10-15 1992-08-30 Институт Прикладной Физики Ан Бсср Method of testing metal surface layer thickness
RU2283488C2 (en) * 2000-08-24 2006-09-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Method for controlling object made of electrically conducting material
EP1701157A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-13 General Electric Company Eddy current inspection method and system using multifrequency excitation and multifrequency phase analysis
RU2351924C1 (en) * 2007-08-16 2009-04-10 Закрытое акционерное общество научно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения "СПЕКТР" (ЗАО НИИИН МНПО "СПЕКТР") Heat eddy current method of hyperfine metal coatings parameters control
RU2384839C1 (en) * 2008-10-13 2010-03-20 Закрытое Акционерное Общество "КОНСТАНТА" Eddy current metre

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532858C2 (en) * 2013-01-28 2014-11-10 Закрытое Акционерное Общество "КОНСТАНТА" Measurement method of thickness of non-ferromagnetic electrically conducting coating of steel
RU2656115C1 (en) * 2016-12-07 2018-05-31 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of metallic non-magnetic tubes wall thickness eddy current control
RU2784787C1 (en) * 2022-04-26 2022-11-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (ФГАОУ ВО НИ ТПУ) Method for eddy current control of wall thickness of metal non-magnetic pipes
RU2808437C1 (en) * 2023-07-13 2023-11-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Tangential type eddy current converter with active shielding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Measurement of coating thickness using lift-off point of intersection features from pulsed eddy current signals
Fan et al. Pulsed eddy current thickness measurement using phase features immune to liftoff effect
Wang et al. Noncontact thickness measurement of metal films using eddy-current sensors immune to distance variation
JP5492201B2 (en) Method and device for inductive conductivity measurement of fluid media
US4593244A (en) Determination of the thickness of a coating on a highly elongated article
US20090251137A1 (en) Method for determining the layer thickness of an electrically conductive coating on an electrically conductive substrate
CN110568263B (en) Multi-parameter detection method and device for conductor with metal coating
Dmitriev et al. Subminiature eddy current transducers for studying metal-dielectric junctions
CN107990820A (en) A kind of plate thickness information detecting method based on impulse eddy current
CN109668506A (en) A kind of magnetic metal material thickness detecting method based on vortex steady-state characteristic
Syas’ ko et al. Measurement of electromagnetic parameters of metal-coating thickness measures
JP6242155B2 (en) Nondestructive inspection apparatus and nondestructive inspection method
RU2456589C1 (en) Method for eddy current-measurement of thickness of metal coatings
US7576532B2 (en) Motion transducer for motion related to the direction of the axis of an eddy-current displacement sensor
Cheng Swept-frequency eddy current testing to characterize a nonmagnetic metallic plate and a nonconductive coating over it
Dmitriev et al. Application of an eddy-current method to measure electrical conductivity of thin films
Syasko Measuring the thicknesses of nonferromagnetic metal coatings on nonferrous metal products using the eddy-current frequency method
Dmitriev et al. Subminiature eddy current transducers for thickness measurement problems
JP2016008931A (en) Nondestructive inspection system and nondestructive inspection method
JP4551035B2 (en) Conductor thickness measuring device
RU2532858C2 (en) Measurement method of thickness of non-ferromagnetic electrically conducting coating of steel
JP2000009414A (en) Method for measuring thickness of surface layer
Sandovskii Measurements of the thickness and electrical conductivity of nonmagnetic plates by an eddy-current method
Malikov et al. Measurement System for Studying Thickness by Means of Subminiature Eddy-Current Transducers
Dziczkowski Effect of eddy current frequency on measuring properties of devices used in non-destructive measurements of non-ferromagnetic metal plates

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Change of address of a patent owner
PD4A Correction of name of patent owner