RU2532858C2

RU2532858C2 - Measurement method of thickness of non-ferromagnetic electrically conducting coating of steel

Info

Publication number: RU2532858C2
Application number: RU2013103716/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Сясько; Антон Евгеньевич ИВКИН; Алексей Владимирович СЯСЬКО; Павел Валентинович СОЛОМЕНЧУК
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "КОНСТАНТА"
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2014-11-10
Also published as: RU2013103716A

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: invention relates to non-destructive testing by eddy current testing method. The method consists in the fact that electromagnetic field is excited by a meter in an item by harmonic signal u₁(ωt); signal u₂(ωt) is received, which is proportional to the electromagnetic field of eddy currents, which is induced in the item; phase shift Δφ of signal u₂(ωt) is assessed relative to u₁(ωt), as per which the coating thickness is determined. At manufacture of the meter, the latter is calibrated; for that purpose, phase shifts Δφ are measured on measuring specimens with known coating thickness T_c and a certain type of a steel base; calibration characteristic Δφ₁(T_c) is saved. Prior to measurements, an instrument is calibrated; for that purpose, apparent thickness of the coating of the item with no coating is measured on the other steel base. Calibration characteristic Δφ₂(T_c) is calculated for items on such a base and used at measurements. A measurement complex consists of an eddy-current converter containing an armature with excitation windings, a phase detector, a balancing circuit, a tested item and a computer made in the form of a microcontroller.

EFFECT: higher accuracy.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля методом вихревых токов и может быть использовано для измерения толщин неферромагнитных покрытий из цинка, висмута, свинца, кобальта, кадмия и их сплавов на стальном основании. Выбор стали обусловлен тем, что в большинстве практических случаев основанием для покрытий являются стали различного сортамента.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 non-ferromagnetic coatings of zinc, bismuth, lead, cobalt, cadmium and their alloys on a steel base. The choice of steel is due to the fact that in most practical cases the basis for coatings are steels of various grades.

Известен способ вихретокового измерения толщины покрытий [1], заключающийся в том, что зондируют изделие, для чего измерителем возбуждают в нем электромагнитное поле гармоническим сигналом u₁(ωt), получают сигнал u₂(ωt), пропорциональный электромагнитному полю вихревых токов, наведенному в изделии, оценивают фазовый сдвиг Δφ сигнала u₂(ωt) относительно u₁(ωt), по которому определяют толщину покрытия.A known method of eddy current measurement of the thickness of coatings [1], which consists in probing the product, for which the electromagnetic field is excited by the meter with a harmonic signal u ₁ (ωt), and a signal u ₂ (ωt) is obtained, which is proportional to the electromagnetic field of the eddy currents induced in product, evaluate the phase shift Δφ of the signal u ₂ (ωt) relative to u ₁ (ωt), which determine the thickness of the coating.

Недостатком такого способа является низкая точность, связанная с тем, что вихретоковые измерения сопровождаются воздействием множества мешающих параметров и для точного измерения толщины покрытий необходимы калибровки, которые в [1] не рассматриваются.The disadvantage of this method is the low accuracy associated with the fact that eddy-current measurements are accompanied by many interfering parameters, and calibrations are necessary for accurate measurement of coating thicknesses, which are not considered in [1].

В [2] показано, что вихретоковый фазовый метод может быть успешно применен для определения толщины металлических покрытий массово выпускаемых изделий. Однако для его применения в [2] предлагают использовать образцовые меры с известными толщинами покрытий и на том типе стали, которую имеют изделия, подлежащие измерению. Очевидно, что сортамент сталей на производствах огромен, и иметь образцовые меры для каждой из них крайне затруднительно.It was shown in [2] that the eddy current phase method can be successfully applied to determine the thickness of metal coatings of mass-produced products. However, for its application in [2] it is proposed to use exemplary measures with known coating thicknesses and on the type of steel that products to be measured have. Obviously, the range of steels in production is huge, and it is extremely difficult to have exemplary measures for each of them.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ измерения толщины неферромагнитного электропроводящего покрытия [3], заключающийся в том, что зондируют изделие, для чего измерителем возбуждают в нем электромагнитное поле гармоническим сигналом u₁(ωt), получают сигнал u₂(ωt), пропорциональный электромагнитному полю вихревых токов, наведенному в изделии, оценивают фазовый сдвиг Δφ сигнала u₂(ωt) относительно u₁(ωt), при изготовлении измерителя градуируют его, для чего зондируют мерные образцы с известными толщинами Т_пи неферромагнитного электропроводящего покрытия, получают и сохраняют в измерителе градуировочную зависимость толщины покрытия Т_п от указанного фазового сдвига Т_п=F_и(Δφ_и) при измерениях изделий с неизвестной толщиной Т_пнпокрытия, зондируют его, оценивают указанный фазовый сдвиг Δφ_н и по градуировочной зависимости определяют толщину Т_изм покрытия изделия.Closest to the claimed method is a method for measuring the thickness of a non-ferromagnetic electrically conductive coating [3], which consists in probing the product, for which the electromagnetic field is excited by the meter with a harmonic signal u ₁ (ωt), and a signal u ₂ (ωt) is obtained, which is proportional to the electromagnetic the eddy current field induced in the product, the phase shift Δφ of the signal u ₂ (ωt) with respect to u ₁ (ωt) is estimated, when the meter is manufactured, it is graduated, for which measured samples with known thicknesses T _{pi are} non-ferromagnet conductive coating, obtain and store in the meter a calibration dependence of the coating thickness T _p on the indicated phase shift T _p = F _and (Δφ _and ) when measuring products with an unknown thickness T _{pn of the} coating, probe it, evaluate the specified phase shift Δφ _n and the calibration dependencies determine the thickness T _ISM coating of the product.

Недостатком данного способа является сложность калибровки, связанная с тем, что для нее требуются образцовые меры, близкие по характеристикам к предлагаемым изделиям. Таким образом, если такая калибровка производится при изготовлении прибора, то он оказывается узкоспециализированным, а если калибровка происходит непосредственно на месте применения, то потребителю необходим набор дорогостоящих образцовых мер, а сами измерения становятся трудоемкими.The disadvantage of this method is the complexity of the calibration, due to the fact that it requires exemplary measures similar in characteristics to the proposed products. Thus, if such a calibration is performed during the manufacture of the device, then it turns out to be highly specialized, and if the calibration takes place directly at the place of use, then the consumer needs a set of expensive model measures, and the measurements themselves become time-consuming.

Основной проблемой при изготовлении и использовании вихретоковых фазовых измерителей толщины является множество параметров, влияющих на точность измерения. К указанным параметрам относятся: индивидуальные особенности самого измерителя, различия в электромагнитных свойствах покрытий и оснований, ожидаемые толщины и шероховатость покрытий, температура и многие другие. Влияние этих факторов может быть в значительной степени устранено за счет градуировки и калибровки измерителя. Желательно, чтобы эти действия в большей степени производились на этапе изготовления прибора так, чтобы потребитель имел как можно меньше хлопот и затрат при его использовании.The main problem in the manufacture and use of eddy current phase thickness gauges is the set of parameters that affect the measurement accuracy. The indicated parameters include: individual characteristics of the meter itself, differences in the electromagnetic properties of coatings and substrates, expected thicknesses and roughness of coatings, temperature, and many others. The influence of these factors can be largely eliminated by calibrating and calibrating the meter. It is desirable that these actions to a greater extent be performed at the stage of manufacture of the device so that the consumer has as little as possible hassle and cost when using it.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание простых и удобных способов градуировки и калибровки, обеспечивающих точное измерение толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на стали.The problem solved by the claimed invention is the creation of simple and convenient methods of calibration and calibration, providing accurate measurement of the thickness of non-ferromagnetic conductive coatings on steel.

Для решения поставленной задачи в способе измерения толщины неферромагнитного электропроводящего покрытия стали, заключающемся в том, что зондируют изделие, для чего измерителем возбуждают в нем электромагнитное поле гармоническим сигналом u₁(ωt), получают сигнал u₂(ωt), пропорциональный электромагнитному полю вихревых токов, наведенному в изделии, оценивают фазовый сдвиг Δφ сигнала u₂(ωt) относительно u₁(ωt), при изготовлении измерителя градуируют его, для чего зондируют мерные образцы, изготовленные с основанием из известной стали с известными толщинами Т_пипокрытия, получают и сохраняют в измерителе градуировочную зависимость указанного фазового сдвига Δφ_г(Т_п) от толщины покрытия Т_п при измерениях изделий из стали с неизвестной толщиной Т_пн покрытия, зондируют его, оценивают указанный фазовый сдвиг Δφ_н и по градуировочной зависимости определяют толщину Т_изм покрытия изделия, при градуировке измерителя используют дополнительно мерные образцы без покрытия Т_пи=0 и с толщиной покрытия не меньше максимальной Т_пи≥Т_пмакс, где Т_пмакс - расчетное значение максимальной толщины покрытия, которую способен измерить данный измеритель, перед измерениями изделий с неизвестной толщиной Т_пн покрытия и с основанием из произвольной стали предварительно калибруют измеритель, для чего зондируют изделие с таким же основанием без покрытия, определяют и сохраняют кажущуюся толщину Т_изм=ΔТ₀ покрытия, а при измерении неизвестной толщины покрытия определяют измерителем толщину покрытия Т_изм и вычисляют действительное значение толщины покрытия по формуле:To solve the problem in a method for measuring the thickness of a non-ferromagnetic electrically conductive steel coating, namely, that the product is probed, for which the electromagnetic field is excited by the meter with a harmonic signal u ₁ (ωt), a signal u ₂ (ωt) is obtained, which is proportional to the electromagnetic field of the eddy currents , induced in the product, the phase shift estimate signal Δφ u ₂ (ωt) with respect to u ₁ (ωt), the meter is calibrated at manufacturing it, to which the measuring probe the samples made from the known base steel with estno thicknesses T _pi coating is obtained and stored in the meter calibration dependence of said phase shift Δφ _r (T _n) on the coating thickness T _n for product dimensions of steel with an unknown thickness T _mon coating probed it is evaluated said phase shift Δφ _n and calibration curve determined thickness T _MOD coating product used in the calibration gauge further measuring samples uncoated T _pi = 0 and with the coating thickness not less than the maximum ≥T _PIANC T _pi, where T _PIANC - calculated value maximum the thickness of the coating that this meter can measure, before measuring products with an unknown thickness T _PN coating and with a base of arbitrary steel, the meter is pre-calibrated, for which a product with the same base without coating is probed, the apparent thickness T _meas = ΔT _{0 is} determined and stored coating, and when measuring an unknown coating thickness, determine the coating thickness T _{ISM with a} meter and calculate the actual value of the coating thickness by the formula:

$T_{п д} = \frac{Т_{п \max} - (Т_{и з м} - Δ Т_{0})}{Т_{п \max} - Δ Т_{0}}$

.

T_{P d} = \frac{T_{P \max} - (T_{and s m} - Δ T_{0})}{T_{P \max} - Δ T_{0}}

.

Существенные отличия заявляемого способа от прототипа заключаются в следующем.Significant differences of the proposed method from the prototype are as follows.

При градуировке измерителя используют дополнительно мерные образцы без покрытия Т_пи=0 и с толщиной покрытия больше максимальной Т_пи≥Т_пмакс, где Т_пмакс - расчетное значение максимальной толщины покрытия, которую способен измерить данный измеритель. Использование таких мер при градуировке позволяет определить граничные точки градуировочной зависимости Δφ_г(Т_п). Градуировка измерителя производится однократно при его изготовлении, что упрощает использование приборов потребителем. При градуировке могут использоваться образцы толщин покрытий на любых (одинаковых) имеющихся в распоряжении производителя основаниях из стали, что удешевляет градуировку для изготовителя прибора.If meter calibration is used additionally measuring samples uncoated T _pi = 0 and with the coating thickness greater than the maximum ≥T _PIANC T _pi, where T _PIANC - calculated value of the maximum thickness of the coating, which is able to measure the caliper. The use of such measures during calibration allows us to determine the boundary points of the calibration dependence Δφ _g (T _p ). The meter is calibrated once during its manufacture, which simplifies the use of devices by the consumer. During calibration, samples of coating thicknesses can be used on any (identical) steel bases available to the manufacturer, which reduces the cost of calibration for the manufacturer of the device.

В прототипе калибровка и градуировка совмещены и осуществляются путем измерения образцов с толщинами покрытия, близкими к измеряемой. Получение таких образцов является непростым делом, что ставит перед пользователем серьезные проблемы.In the prototype, calibration and calibration are combined and carried out by measuring samples with coating thicknesses close to the measured. Obtaining such samples is not an easy task, which poses serious problems for the user.

Перед измерениями изделий с неизвестной толщиной Т_пн покрытия и с основанием из произвольной стали предварительно калибруют измеритель, для чего зондируют изделие с таким же основанием без покрытия, определяют и сохраняют кажущуюся толщину Т_изм=ΔТ₀ покрытия. Таким образом, простое и единственное измерение позволяет определить положение новой градуировочной зависимости.Before measuring products with an unknown coating thickness T _bn and with a base of arbitrary steel, the meter is pre-calibrated, for which a product with the same base without coating is probed, the apparent coating thickness _Tm = ΔT _{0 is} determined and stored. Thus, a simple and single measurement allows you to determine the position of a new calibration dependence.

В прототипе изменение материалов требует новой калибровки на образцах с известными толщинами покрытий, что достаточно сложно и дорого.In the prototype, changing materials requires a new calibration on samples with known coating thicknesses, which is quite complicated and expensive.

При измерении неизвестной толщины покрытия определяют измерителем толщину покрытия Т_изм и вычисляют действительное значение толщины покрытия по формуле:When measuring an unknown coating thickness, determine the coating thickness T _{ISM with a} meter and calculate the actual value of the coating thickness by the formula:

$T_{п д} = \frac{Т_{п \max} - (Т_{и з м} - Δ Т_{0})}{Т_{п \max} - Δ Т_{0}} .$

T_{P d} = \frac{T_{P \max} - (T_{and s m} - Δ T_{0})}{T_{P \max} - Δ T_{0}} .

Таким образом, вычисление простой линейной функции позволяет получить действительное значение толщины покрытия.Thus, the calculation of a simple linear function allows you to get the actual value of the thickness of the coating.

В прототипе толщина покрытия определяется по градуировочным данным.In the prototype, the coating thickness is determined by calibration data.

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

Фиг.1 - градуировочные характеристики вихретокового фазового преобразователя - зависимость фазового сдвига Δφ сигнала, наведенного в изделии u₂(ωt) относительно возбуждающего сигнала u₁(ωt), от толщины покрытия Т_п, где:Figure 1 - calibration characteristics of the eddy current phase Converter - the dependence of the phase shift Δφ of the signal induced in the product u ₂ (ωt) relative to the exciting signal u ₁ (ωt), on the coating thickness T _p where:

1 - градуировочная характеристика зависимости, снятая на эталонных мерах толщины цинкового покрытия, нанесенных на основания из стали Ст20 [5];1 - calibration characteristic of the dependence, taken on standard measures of the thickness of the zinc coating deposited on the base of steel St20 [5];

2 - градуировочная характеристика изделия с цинковым покрытием и основанием, у которой магнитная проницаемость основания меньше магнитной проницаемости стали Ст20.2 is a calibration characteristic of a product with a zinc coating and a base, in which the magnetic permeability of the base is less than the magnetic permeability of steel St20.

Фиг.2 - устройство, реализующее заявляемый способ, где:Figure 2 - a device that implements the inventive method, where:

4. Вихретоковый преобразователь.4. Eddy current transducer.

5. Фазовый детектор.5. Phase detector.

6. Компьютер.6. The computer.

7. Изделие с толщиной покрытия Т_п.7. Product with coating thickness T _p .

8. Результаты измерений Т_пд.8. The measurement results T _PD .

9. Входы управления.9. Control inputs.

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

При реализации заявляемого способа или разработке соответствующего измерителя предварительно ограничивают область его применения, в частности задаются типом покрытия, например цинк на стали, максимальной толщиной покрытия, которая может быть у измеряемых изделий, и другими предполагаемыми параметрами. Эти параметры позволяют выбрать амплитуды и частоты возбуждающих сигналов, чувствительность и характеристики приемного тракта и т.п. Данный этап разработки выходит за рамки заявляемого способа.When implementing the proposed method or developing an appropriate meter, the scope of its application is preliminarily limited, in particular, it is set by the type of coating, for example zinc on steel, the maximum coating thickness that the measured products can have, and other proposed parameters. These parameters allow you to select the amplitudes and frequencies of the exciting signals, the sensitivity and characteristics of the receiving path, etc. This stage of development is beyond the scope of the proposed method.

Процесс зондирования измерителем изделия с основанием из стали с неферромагнитным электропроводящим покрытием заключается в том, что со стороны покрытия в изделии возбуждают электромагнитное поле гармоническим сигналом u₁(ωt) и получают сигнал u₂(ωt), пропорциональный электромагнитному полю вихревых токов, наведенному в изделии. Оценивают фазовый сдвиг Δφ сигнала u₂(ωt) относительно u₁(ωt). В общем случае фазовый сдвиг Δφ пропорционален толщине покрытия, но имеет сложную нелинейную зависимость, которую необходимо определить. Для этого необходимо провести градуировку, т.е. связать значения фазовых сдвигов Δφ с абсолютными величинами толщин покрытий Т_п.The process of probing a product meter with a steel base with a non-ferromagnetic conductive coating consists in the fact that the electromagnetic field is excited from the coating side by a harmonic signal u ₁ (ωt) and a signal u ₂ (ωt) is obtained, which is proportional to the electromagnetic field of the eddy currents induced in the product . The phase shift Δφ of the signal u ₂ (ωt) relative to u ₁ (ωt) is estimated. In the general case, the phase shift Δφ is proportional to the thickness of the coating, but has a complex nonlinear dependence that must be determined. For this it is necessary to carry out graduation, i.e. to associate the values of phase shifts Δφ with the absolute values of the thicknesses of coatings T _p .

Градуировка производится путем зондирования мер - изделий с основанием из стали с известными толщинами покрытий. Такие меры сложны в изготовлении, достаточно дороги и требуют аттестации. Таким образом, градуировку выполняют у производителя измерителя. Производитель может иметь один набор таких мер, например, с покрытием на основании из стали марки Ст20. В результате градуировки получают зависимость Δφ(Т_п) - кривая 1, фиг.1, которую сохраняют в измерителе. Среди мерных образцов должен присутствовать образец без покрытия, которому соответствует сдвиг фаз Δφ₁ - точка А, фиг.1.Calibration is carried out by sensing measures - products with a steel base with known coating thicknesses. Such measures are difficult to manufacture, quite expensive and require certification. Thus, calibration is performed by the manufacturer of the meter. The manufacturer may have one set of such measures, for example, coated on a base of steel grade St20. As a result of calibration, the dependence Δφ (T _p ) is obtained - curve 1, Fig. 1, which is stored in the meter. Among the measured samples should be present sample without coating, which corresponds to a phase shift Δφ ₁ - point A, figure 1.

При измерениях существует максимальная толщина покрытия Т_пмакс, при которой все поле, создаваемое возбуждающим гармоническим сигналом u₁(ωt), не выходит за пределы покрытия. В результате дальнейшее увеличение толщины покрытия не изменяет фазовый сдвиг. Изделию с такой толщиной покрытия соответствует фазовый сдвиг Δφ(Т_пмакс), точка В, фиг 1. Для получения Δφ_г(Т_пмакс) проводят зондирование покрытия без основания, в рассматриваемом случае можно использовать толстую Т_п≥Т_пмакс цинковую пластину. Величину Т_пмакс определяют теоретически [4] по формуле:In measurements, there is a maximum coating thickness T _pmax at which the entire field created by the exciting harmonic signal u ₁ (ωt) does not go beyond the coverage. As a result, a further increase in coating thickness does not change the phase shift. Product with a coating thickness corresponds to the phase shift Δφ (T _PIANC), point B, FIG 1. For Δφ _r (T _PIANC) is carried out without the sensing coverage of a base, in this case it is possible to use a thick T _n ≥T _PIANC zinc plate. The value of T _pmax is determined theoretically [4] by the formula:

$T_{п м а к с} = \sqrt{2 / σ ω μ_{0}}, (1)$

T_{P m but to from} = \sqrt{2 / σ ω μ_{0}}, (one)

где σ - электропроводность покрытия, µ₀ - магнитная постоянная, ω - круговая частота сигнала возбуждения u₁(ωt).where σ is the electrical conductivity of the coating, μ ₀ is the magnetic constant, ω is the circular frequency of the excitation signal u ₁ (ωt).

Полученная и сохраненная в измерителе градуировочная зависимость Δφ_г(Т_п) - кривая 1, фиг.1 пригодна для измерений толщины покрытий изделий на основании из стали Ст20. Однако в производственном процессе потребителя измерительного прибора могут использоваться основания из других типов сталей. Построение градуировочных зависимостей для разных типов сталей привело бы к неоправданным затратам изготовителя или потребителя.Received and stored in the meter calibration dependence Δφ _g (T _p ) - curve 1, figure 1 is suitable for measuring the thickness of the coatings of products on the basis of steel St20. However, bases from other types of steels may be used in the manufacturing process of the consumer of the measuring device. The construction of calibration dependences for different types of steels would lead to unjustified costs of the manufacturer or consumer.

Пусть требуется найти градуировочную зависимость для изделий с цинковыми покрытиями на стали, у которой магнитная проницаемость основания меньше магнитной проницаемости стали Ст20, например нержавеющей стали 45X13, т.е. провести калибровку измерителя. Неизвестная градуировочная зависимость имеет вид 2, фиг.1. Положение точки В, фиг.1 не зависит от свойств основания и оказывается общим для всех градуировочных зависимостей.Let it be required to find the calibration dependence for products with zinc coatings on steel, in which the magnetic permeability of the base is lower than the magnetic permeability of steel St20, for example stainless steel 45X13, i.e. calibrate the meter. The unknown calibration dependence has the form 2, Fig. 1. The position of point B, figure 1 does not depend on the properties of the base and is common to all calibration dependencies.

Для определения точки С этой градуировочной зависимости 2, фиг.1 проводят зондирование изделия из стали 45X13 без покрытия и получают фазовый сдвиг Δφ₂, фиг.1. По градуировочной зависимости 1 определяют толщину покрытия ΔТ₀, которую имело бы это изделие, если бы оно было выполнено из стали Ст20, и сохраняют это значение. В результате этого измерения становится известным положение точки С градуировочной зависимости 2 для стали 45X13. Предполагают, что градуировочные зависимости 1 и 2 отличаются на линейную функцию 3, равную Δφ₁-Δφ₂ при толщине покрытия равной нулю Т_п=0 и равную нулю при Т_п=Т_пмакс. Измерения показали, что такое предположение оправдано и обеспечивает с достаточной для практических применений точностью получение градуировочной зависимости для оснований из стали, отличной от использовавшейся при градуировке.To determine the point C of this calibration dependence 2, FIG. 1, a product of steel 45X13 without coating is probed and a phase shift Δφ _{2 is} obtained, FIG. 1. According to the calibration curve 1, the coating thickness ΔТ ₀ is determined, which this product would have had if it had been made of steel St20, and this value was saved. As a result of this measurement, the position of point C of the calibration curve 2 for steel 45X13 becomes known. It is assumed that the calibration dependences 1 and 2 differ by a linear function 3 equal to Δφ ₁ -Δφ ₂ with a coating thickness equal to zero T _p = 0 and equal to zero at T _p = T _pmax . The measurements showed that this assumption is justified and provides with sufficient accuracy for practical applications, obtaining the calibration dependence for the bases of steel, different from that used in the calibration.

При измерениях изделий для определения неизвестной толщины покрытия на стали 45X13 определяют измерителем толщину покрытия Т_изм, используя градуировочную зависимость 1, точка Е, фиг.1. А затем вычисляют действительное значение толщины покрытия по формуле, используя корректировочную прямую 3, фиг.1:When measuring products to determine the unknown thickness of the coating on steel 45X13 determine coating thickness meter T _edited using the calibration dependence 1, point E 1. And then calculate the actual value of the thickness of the coating according to the formula using the correction line 3, figure 1:

$T_{п д} = \frac{Т_{п \max} - (Т_{и з м} - Δ Т_{0})}{Т_{п \max} - Δ Т_{0}} . (2)$

T_{P d} = \frac{T_{P \max} - (T_{and s m} - Δ T_{0})}{T_{P \max} - Δ T_{0}} . (2)

Если измерению подвергается изделие с основанием из стали Ст20, то ΔT₀ и Т_пд= T_изм.If the product is subjected to measurement with a base of steel St20, then ΔT ₀ and T _pd = T _meas .

Таким образом, описанная калибровка измерителя позволяет с достаточной точностью определять толщины покрытий на основании из любой стали. Заявляемый способ удобен как для изготовителя измерителей, т.к. требует градуировки на образцовых мерах с одним типом оснований, так и для пользователя, т.к. требует проведения простой однократной калибровки путем измерения изделия без покрытия.Thus, the described calibration of the meter allows with sufficient accuracy to determine the thickness of the coatings on the basis of any steel. The inventive method is convenient for the manufacturer of the meters, because requires calibration on exemplary measures with one type of base, and for the user, as requires a simple one-time calibration by measuring an uncoated product.

Рассмотри работу устройства, фиг.2, реализующего заявляемый способ. В целом, работа устройства не отличается от классических схем вихретоковых измерителей [1,3].Consider the operation of the device, figure 2, which implements the inventive method. In general, the operation of the device does not differ from the classical eddy current meter circuits [1,3].

Вихретоковый преобразователь 4 предназначен для возбуждения электромагнитного поля в изделии 7 под воздействием гармонического сигнала u₁(ωt) и получения сигнала u₂(ωt), пропорционального электромагнитному полю вихревых токов, возникших в изделии. Вихретоковый преобразователь 4 [3] содержит сердечник с обмотками возбуждения, измерительной и компенсационной, также схему балансировки.The eddy current transducer 4 is designed to excite the electromagnetic field in the product 7 under the influence of a harmonic signal u ₁ (ωt) and to obtain a signal u ₂ (ωt) proportional to the electromagnetic field of the eddy currents arising in the product. The eddy current transducer 4 [3] contains a core with field windings, measuring and compensation, and also a balancing circuit.

Фазовый детектор 5 предназначен для нахождения фазового сдвига Δφ сигнала u₂(ωt) относительно u₁(ωt).The phase detector 5 is designed to find the phase shift Δφ of the signal u ₂ (ωt) relative to u ₁ (ωt).

Компьютер 6 обеспечивает формирование зондирующего сигнала u₁(ωt), прием фазового сдвига Δφ, хранение градуировочных и калибровочных данных, расчет толщин покрытий и передачу результатов измерений через выход 8. Управление режимами работы измерителя осуществляется через входы 9. Компьютер 6 реализован в виде микроконтроллера.Computer 6 provides the formation of a probing signal u ₁ (ωt), reception of a phase shift Δφ, storage of calibration and calibration data, calculation of coating thicknesses and transmission of measurement results through output 8. The meter operating modes are controlled through inputs 9. Computer 6 is implemented as a microcontroller.

Для зондирования сердечник вихретокового преобразователя 4 прислоняется к изделию 7. Компьютер 6 формирует зондирующий сигнал u₁(ωt), вихревое поле, наведенное в изделии, преобразуется в измерительной обмотке в напряжение u₂(ωt), пропорциональное электромагнитному полю, которое подается на фазовый детектор 5. На его второй вход подается напряжение u₁(ωt) не от компьютера, а снятое с компенсационной обмотки, что выгоднее исходя из схемотехнических соображений.For sensing, the core of the eddy current transducer 4 leans against the product 7. Computer 6 generates a probe signal u ₁ (ωt), the vortex field induced in the product is converted into a voltage u ₂ (ωt) in the measuring winding, which is proportional to the electromagnetic field that is supplied to the phase detector 5. The voltage u ₁ (ωt) is supplied to its second input not from the computer, but removed from the compensation winding, which is more profitable on the basis of circuitry considerations.

Фазовый сдвиг Δφ сигнала u₂(ωt) относительно u₁(ωt) с фазового детектора через аналого-цифровой преобразователь (не показан) поступает в компьютер 6.The phase shift Δφ of the signal u ₂ (ωt) relative to u ₁ (ωt) from the phase detector through an analog-to-digital converter (not shown) is supplied to the computer 6.

При производстве выполняется балансировка вихретокового преобразователя 4, а затем компьютер 6 переводит измеритель в режим градуировки. При этом в качестве изделия используются мерные аттестованные образцы с известными толщинами покрытия Т_п.В качестве мерных следует использовать образцы, у которой магнитная проницаемость стали основания больше, чем σ_осн>σ_оснi для всех изделий, подлежащих измерению. Определяют соответствующие фазовые сдвиги Δφ и сохраняют зависимость Δφ(Т_п) в виде таблицы. Для решения обратной задачи - нахождения неизвестной толщины Т_ппо фазовому сдвигу Δφ аппроксимируют Δφ(Т_п) полиномом.During production, the eddy current transducer 4 is balanced, and then the computer 6 puts the meter into calibration mode. At the same time, certified certified dimensional samples with known coating thicknesses T _p are used as dimensional products _. Samples should be used as dimensional samples, in which the magnetic permeability of the base steel is greater than σ _basic > σ _basic for all products to be measured. The corresponding phase shifts Δφ are determined and the dependence Δφ (T _p ) is stored in the form of a table. To solve the inverse problem - finding an unknown thickness T _p by the phase shift Δφ approximate Δφ (T _p ) by a polynomial.

Рассчитывают величину Т_пмакс, используя формулу (1), и сохраняют полученное значение в памяти компьютера 6.The value of T _{pmax is} calculated using the formula (1), and the obtained value is stored in the computer memory 6.

Перед измерениями толщин покрытий измеритель через вход 9 компьютера 6 переводят в режим калибровки. Проводят зондирование изделия без покрытия. Сохраняют в компьютере 6 значение ΔТ₀.Before measuring the thickness of the coatings, the meter through the input 9 of the computer 6 is transferred to the calibration mode. They conduct sounding of the product without coating. Save in the computer 6 value ΔT ₀ .

При измерениях зондируют изделия с покрытием, определяют по градуировочной зависимости 1, фиг.1, толщину покрытия Т_изм (точка Е), а затем по формуле (2) вычисляют действительную толщину Т_пд покрытия (точку F, фиг.1, градуировочной зависимости 2).When measuring probed products with a coating, determined by the calibration curve 1, Fig. 1, the coating thickness T _ISM (point E), and then by the formula (2) calculate the actual thickness T _{pd of the} coating (point F, Fig. 1, calibration curve 2 )

Исследования показали, что при предложенном методе калибровки ошибка в измерении толщины ΔТ_п<±(0,01Т_п+1) мкм в диапазоне контролируемых толщин до 100 мкм, что вполне пригодно для практических применений.Studies have shown that with the proposed calibration method, the error in measuring the thickness ΔT _p <± (0.01T _p +1) μm in the range of controlled thicknesses up to 100 μm, which is quite suitable for practical applications.

Таким образом, заявляемый способ может быть реализован на практике и при достаточной точности обеспечивает простоту и удобство изготовления устройств и их применения.Thus, the claimed method can be implemented in practice and with sufficient accuracy provides the simplicity and convenience of manufacturing devices and their use.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2384839.1. Patent RU 2384839.

2. Ноймайер П. Вихретоковый фазовый метод измерения толщины гальванических покрытий. - В мире неразрушающего контроля, 2008, №2, с.29-30.2. Neumeier P. Eddy current phase method for measuring the thickness of galvanic coatings. - In the world of non-destructive testing, 2008, No. 2, p.29-30.

3. Патент RU 2456589.3. Patent RU 2456589.

4. Потапов А.И., Сясько В.А. Неразрушающие методы и средства контроля толщины покрытий и изделий / Научное, методическое, справочное пособие. - СПб.: Гуманистика, 2009. - 904 с.4. Potapov A.I., Syas'ko V.A. Nondestructive methods and means of controlling the thickness of coatings and products / Scientific, methodological, reference manual. - SPb .: Humanism, 2009 .-- 904 p.

Claims

A method of measuring the thickness of a non-ferromagnetic conductive coating of steel, which consists in probing the product, for which the electromagnetic field is excited by the meter with a harmonic signal u ₁ (ωt), a signal u ₂ (ωt) is obtained, which is proportional to the electromagnetic field of the eddy currents induced in the product, the phase shift Δφ of the signal u ₂ (ωt) relative to u ₁ (ωt) is estimated; during the manufacture of the meter, it is graduated, for which measured samples made with a base of known steel with known thicknesses T _pi coating are probed, the calibration dependence of the indicated phase shift Δφ _g (T _p ) on the coating thickness T _{p is} measured and stored in the meter when measuring steel products with an unknown coating thickness T _PN , probe it, evaluate the specified phase shift Δφ _n and determine the thickness T _measurement from the calibration dependence coating products, characterized in that the calibration gauge is used additionally measuring samples uncoated T _pi = 0 and with the thickness of the coating is not less than the maximum ≥T _PIANC T _pi, where T _PIANC - calculated value of the maximum thickness PTFE coating, which is able to measure the meter before the measurement of products with unknown thickness T _mon cover and base from any steel pre-calibrated meter, which were probed with a product with the same base without the coating, determine and store an apparent thickness T _MOD =? T ₀ coatings and when measuring an unknown coating thickness, determine the coating thickness T _{ISM with a} meter and calculate the actual value of the coating thickness by the formula:

T_{P d} = \frac{T_{P \max} (T_{and s m} - Δ T_{0})}{T_{P \max} - Δ T_{0}} .