測量方法和原理

對材料表面保護、裝飾形成(cheng)的覆蓋(gai)層(ceng)(ceng)，如涂層(ceng)(ceng)、鍍(du)層(ceng)(ceng)、敷層(ceng)(ceng)、貼層(ceng)(ceng)、化學生成(cheng)膜(mo)等(deng)，在有關(guan)和標準中(zhong)稱(cheng)為覆層(ceng)(ceng)（coating）。

覆層厚度測量已成為加工工業、表面工程質量檢測的重要一環，是產品達到優等質量標準的*手段。為使產品化，我國出口商品和涉外項目中，對覆層厚度有了明確的要求。

覆層(ceng)厚度的(de)測量方法主要有：1楔切法(fa)、2光截法、3電解法、4厚(hou)度(du)差測量法、5稱(cheng)重法、6 X射(she)線熒(ying)光法、7 β射線反(fan)向散射法、8電(dian)容法、9磁性測(ce)量法(fa)、10渦流(liu)測(ce)量(liang)法等。這些方法中(zhong)前(qian)五種(zhong)是(shi)有損檢測(ce)，測(ce)量(liang)手段繁(fan)瑣，速度慢，多適用(yong)于抽樣檢驗。

X射線和β射(she)(she)線法是(shi)無接(jie)觸無損測量，但裝置復(fu)雜昂貴，測量范圍較(jiao)小(xiao)。因有放射(she)(she)源(yuan)，使用者必須遵守射(she)(she)線防護規范。X射線法可測薄鍍(du)層、雙鍍(du)層、合金鍍(du)層。β射(she)線(xian)法適合鍍層和(he)底材原子(zi)序號(hao)大(da)于3的鍍層測量。

電容法僅在薄導電體的絕緣覆層測厚時采用。

隨著技術的日益進步，是近年來引入微機技術后，采用磁性法和渦流法的測厚儀向微型、智能、多功能、、實用化的方向進了一步。測量的分辨率已達0.1微米(mi)，精度可達到1%，有了大幅度的(de)提(ti)高。它適用范圍廣，量程(cheng)寬、操作(zuo)簡(jian)便且價廉，是工業和科(ke)研使用廣泛的(de)測厚儀器。
采用無損方法既不破壞覆層也不破壞基材，檢測速度快，能使大量的檢測工作經濟地進行。

測量原理(li)與儀(yi)器

一、磁(ci)吸力測量原理及(ji)測厚儀

磁鐵（測頭(tou)）與導(dao)磁(ci)鋼(gang)(gang)材(cai)之(zhi)間的吸力大(da)小(xiao)與處于這兩(liang)者之(zhi)間的距(ju)離(li)成(cheng)一定比例關系，這個距(ju)離(li)就(jiu)是(shi)覆層(ceng)(ceng)的厚(hou)度。利用(yong)(yong)這一原理制成(cheng)測(ce)(ce)厚(hou)儀(yi)，只(zhi)要覆層(ceng)(ceng)與基(ji)(ji)材(cai)的導(dao)磁(ci)率之(zhi)差(cha)足夠大(da)，就(jiu)可(ke)進行測(ce)(ce)量(liang)。鑒(jian)于大(da)多數工業(ye)品(pin)采用(yong)(yong)結(jie)(jie)構鋼(gang)(gang)和熱軋冷軋鋼(gang)(gang)板沖壓成(cheng)型(xing)(xing)，所(suo)以(yi)(yi)磁(ci)性測(ce)(ce)厚(hou)儀(yi)應用(yong)(yong)廣。測(ce)(ce)厚(hou)儀(yi)基(ji)(ji)本結(jie)(jie)構由(you)磁(ci)鋼(gang)(gang)，接力簧，標(biao)尺及自停機構組成(cheng)。磁(ci)鋼(gang)(gang)與被測(ce)(ce)物吸合(he)后，將(jiang)測(ce)(ce)量(liang)簧在其后逐漸(jian)拉長(chang)，拉力逐漸(jian)增大(da)。當(dang)拉力剛好大(da)于吸力，磁(ci)鋼(gang)(gang)脫離(li)的一瞬間記錄(lu)下拉力的大(da)小(xiao)即可(ke)獲得覆層(ceng)(ceng)厚(hou)度。新型(xing)(xing)的產品(pin)可(ke)以(yi)(yi)自動完成(cheng)這一記錄(lu)過程。不(bu)同的型(xing)(xing)號(hao)有不(bu)同的量(liang)程與適用(yong)(yong)場合(he)。

這種儀器的特點是操作簡便、堅固耐用、不用電源，測量前無須校準，價格也較低，很適合車間做現場質量控制。

二、磁感應測量(liang)原理

采用磁(ci)感應原理時，利用從(cong)測(ce)頭經過非(fei)鐵磁(ci)覆(fu)層(ceng)(ceng)而(er)流入鐵磁(ci)基體(ti)(ti)的(de)磁(ci)通(tong)(tong)的(de)大(da)小(xiao)(xiao)，來測(ce)定覆(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)度(du)。也可(ke)以(yi)測(ce)定與之對應的(de)磁(ci)阻的(de)大(da)小(xiao)(xiao)，來表示(shi)其覆(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)度(du)。覆(fu)層(ceng)(ceng)越(yue)厚(hou)(hou)，則(ze)磁(ci)阻越(yue)大(da)，磁(ci)通(tong)(tong)越(yue)小(xiao)(xiao)。利用磁(ci)感應原理的(de)測(ce)厚(hou)(hou)儀，原則(ze)上可(ke)以(yi)有導(dao)磁(ci)基體(ti)(ti)上的(de)非(fei)導(dao)磁(ci)覆(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)度(du)。一般要(yao)求(qiu)基材導(dao)磁(ci)率在500以上(shang)。如果覆層材料也有(you)磁性，則要(yao)求與基材的導磁率之差足夠大(da)（如鋼上鍍鎳(nie)）。當(dang)軟芯上繞(rao)著線圈(quan)的(de)測頭放在被測樣本上時，儀(yi)器自動輸出測試電(dian)(dian)流或測試信號。早期的(de)產品(pin)采(cai)用指針式表(biao)頭，測量感(gan)應電(dian)(dian)動勢的(de)大小，儀(yi)器將該(gai)信號放大后來指示(shi)覆層厚度(du)。近(jin)年來的(de)電(dian)(dian)路設(she)計引入穩頻、鎖相、溫度(du)補償等地新技術，利(li)用磁(ci)阻來調制測量信號。還采(cai)用設(she)計的(de)集成電(dian)(dian)路，引入微機，使(shi)測量精(jing)度(du)和(he)重(zhong)現性有了大幅度(du)的(de)提高（幾乎(hu)達一(yi)個(ge)數量(liang)級）。現代的磁(ci)感應(ying)測(ce)厚儀，分辨率達(da)磁(ci)感應(ying)測(ce)厚儀_電渦(wo)流測(ce)量原理(li)_磁吸力測量原(yuan)理及(ji)測厚儀_電渦流原理的(de)測厚儀到0.1um，允(yun)許(xu)誤差達1%，量程(cheng)達10mm。

磁性原理測厚儀可應用來測量鋼鐵表面的油漆層，瓷、搪瓷防護層，塑料、橡膠覆層，包括鎳鉻在內的各種有色金屬電鍍層，以及化工石油待業的各種防腐涂層。

代(dai)表產品(pin)有時代(dai)公(gong)司的(de)：

涂層測厚儀TT220采用了磁性測厚法，是一種小型測量儀，它能快速、無損傷、精頦地進行鐵磁性金屬基體上的覆層厚度的測量。可廣泛用于制造業、金屬加工業、化工業、商檢等檢測領域。由于該儀器體積小，測頭與儀器一體化，適用于工程現場測量。
涂層測厚儀TT220的特點：

可進行零點校準及二點校準。
可對測頭進行基本校準。
設有五個統計量：平均值（MEAN）、大值（MAX）、小值（MIN）、測試次數（NO）、標準偏差（S.DEV）。
可存貯和統計計算15個測量值。
具有兩種測量方式：連續測量方式（CONTINUE）和單次測量方式（SINGLE）。
具有自動關機功能。
刪除功能：對測量中出現的單次可疑數據進行刪除，也可刪除存貯區內的所有數據，以便進行新的測量。
操作過程有蜂鳴聲提示。
有欠壓指示功能。
有錯誤提示功能。

涂層測厚儀TT220主要技術指標
　　測量原理：磁性法
　　測量范圍:1～1250μm
　　測量精度：±（3%H+1）μm（零點校準）
　　　　　　　±[（1～3）%H+1] μm（二點校準）

三、電渦(wo)流測量原理

高頻交流(liu)信(xin)(xin)號(hao)在測(ce)(ce)(ce)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)線圈(quan)中產生電(dian)磁場(chang)，測(ce)(ce)(ce)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)靠近導體時，就在其中形成(cheng)渦(wo)流(liu)。測(ce)(ce)(ce)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)離導電(dian)基體愈(yu)近，則渦(wo)流(liu)愈(yu)大，反射(she)阻抗(kang)也愈(yu)大。這個反饋作用量(liang)表(biao)征了(le)測(ce)(ce)(ce)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)與導電(dian)基體之(zhi)間距(ju)離的(de)大小，也就是導電(dian)基體上非導電(dian)覆(fu)層厚(hou)度的(de)大小。由(you)于(yu)這類測(ce)(ce)(ce)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)專門(men)測(ce)(ce)(ce)量(liang)非鐵磁金屬基材(cai)上的(de)覆(fu)層厚(hou)度，所以通(tong)常稱之(zhi)為非磁性(xing)測(ce)(ce)(ce)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)。非磁性(xing)測(ce)(ce)(ce)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)采用高頻材(cai)料(liao)做(zuo)線圈(quan)鐵芯，例(li)如鉑鎳合金或其它新材(cai)料(liao)。與磁感應原理比較，主要區別(bie)是測(ce)(ce)(ce)頭(tou)(tou)(tou)(tou)(tou)不(bu)同，信(xin)(xin)號(hao)的(de)頻率不(bu)同，信(xin)(xin)號(hao)的(de)大小、標度關系不(bu)同。與磁感應測(ce)(ce)(ce)厚(hou)儀一樣，渦(wo)流(liu)測(ce)(ce)(ce)厚(hou)儀也達到了(le)分辨率0.1um，允許(xu)誤差(cha)1%，量程10mm的高水平。

采用(yong)電(dian)渦流原理的(de)測厚儀，原則上對所有導(dao)電(dian)體上的(de)非(fei)導(dao)電(dian)體覆層均可測量，如航天航空器(qi)表面、車輛、家(jia)電(dian)、鋁合金門窗及其它(ta)鋁制品表面的(de)漆，塑料(liao)涂(tu)層及陽(yang)氧化(hua)膜。覆層材(cai)料(liao)有一定的(de)導(dao)電(dian)性(xing)，通過校(xiao)準同樣也可測量，但要求兩者的(de)導(dao)電(dian)率之比至(zhi)少(shao)相差3-5倍（如銅上鍍鉻）。雖然鋼鐵基體亦為導電體，但這(zhe)類任務還是采(cai)用(yong)磁性原理(li)測量較為合(he)適。

代表產(chan)品(pin)有時代公司的(de)：

涂層測厚儀TT230是一種小型的測量儀，它能快速、無損傷、精頦地進行非磁性金屬基體上非導電覆層厚度的測量。可廣泛用于制造業、金屬加工業、商檢等檢測領域。由于該儀器體積小，測頭與儀器一體化，適用于工程現場測量。

涂層測厚儀TT230有以下特點：

可進行零點校準及二點校準。
可對測頭進行基本校準。
設有五個統計量：平均值（MEAN）、大值（MAX）、小值（MIN）、測試次數（NO）、標準偏差（S.DEV）。可存貯和統計計算15個測量值。
具有兩種測量方式：連續測量方式（CONTINUE）和單次測量方式（SINGLE）。
自動關機功能。
刪除功能：對測量中出現的單次可疑數據進行刪除，也可刪除存貯區內的所有數據，以便進行新的測量。
操作過程有蜂鳴聲提示。
有欠壓指示功能。
有錯誤提示功能。

涂層測厚儀TT230主要技術指標　
　　測量原理：渦流法
　　測量范圍：1～1250μm
　　測量精度：±（3%H+1.5）μm（零點校準）
　　　　　　　±[（1～3）%H+1.5] μm（二點校準）