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振幅敏感渦電流法測量及其主要影響因素

依據標準ISO 2360,用振幅敏感渦電流法可以非破壞性的測量塗層厚度。 前提是基底材料導電但無磁性:如銅或鋁等金屬作為基底適用此方法。塗層本身必須是絕緣的,例如油漆層或塑膠層。渦電流法的主要應用之一是測量鋁表面的陽極氧化膜。 

 

物理原理及主要影響因素

根據振幅敏感渦電流法進行測量的探頭具有鐵素體磁芯。通有高頻交變電流的線圈繞在這個磁芯上,並在線圈周圍產生高頻交變磁場。

當探頭靠近金屬時,會在金屬中產生交變電流(也稱“渦電流”)。該渦電流反過來又會產生另一個交變磁場。由於第二個磁場方向與初始磁場方向相反,所以初始磁場被削弱,削弱的程度取決於探頭和金屬之間的距離。對於塗層樣品,這個距離正好就對應了塗層的厚度。

測量過程中需要注意的事項

所有的電磁測量法都是透過比較的方法。也就是將測量信號與存儲在設備中的特徵曲線進行比較。為了得到正確的結果,特徵曲線必須與當前條件相匹配,可透過校正來實現。 

 

正確的校正才是關鍵!

渦電流法測量的影響因素有:樣品的導電率、形狀、尺寸、以及表面粗糙度。當然,儀器的正確操作也至關重要!

 

導電率的影響

材料的導電率會影響渦電流在其中的感應程度。不同種類的合金或不同的金屬加工方式,其導電率都會有很大不同,溫度的變化也會導致導電率發生變化。為了盡可能簡化校正工作,Fischer的渦電流探頭具有導電率補償功能。只需要在對應的材料上進行正常化校正(即零點校正),它們就能在很廣的電導範圍內提供正確的測量結果。

曲面的影響

實際上,大多數測量誤差是由於樣品的形狀造成的。對於曲面,透過空間的磁場比例是不同的。例如,在平板上校正儀器,在凹面上測量會導致測量結果偏低,而在凸面上測量會導致測量結果偏高。 這種方式造成的誤差可能是實際值的數倍! 

 

曲面的影響

直接以曲面樣品進行校正是個不錯的方法。但即這裡,Fischer有一種省時省力的方法:曲率補償探頭。 使用這種特殊的探頭,即使儀器是在平板上校正的,在半徑大於等於2毫米的曲面上進行測量時也沒有偏差。

 

小樣品或薄樣品的影響

如果樣品很小或很薄,也會產生類似的效果。 在這種情況下,磁場同樣會延伸到樣品之外的空間區域,從而影響測量結果。 為避免這些誤差,應始終在無塗層的實際工件基材上進行校正。 

粗糙度的影響

對於粗糙表面,測量結果可能會失真,這取決於探針是放置在粗糙輪廓的“谷”還是“峰”上。這樣的測量結果差異會很大,建議透過多次重複測量取平均值來得到一個穩定的結果。 一般來說,只有當塗層厚度至少是粗糙度峰值的兩倍以上時,在粗糙表面上測量塗層厚度才有意義。 

為了獲得更好的精度,Fischer提供了大接點的探頭以及雙接點探頭。這些探頭能覆蓋粗糙表面,從而減少了測量值的離散性。 

 

操作人員的影響

最後重要一點,儀器的操作方式也是一個主要的影響因素。確保探頭始終垂直接觸被測面,且不受外力。為了獲得更準確的測量值,還可以借助測量台來使探頭自動接觸樣品。

 

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