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塗層厚度測量的物理原理

相敏渦電流法是根據標準ISO21968測量塗鍍層層厚度的一種方法,它是對傳統的振幅敏感渦電流法的一種改進方法。相敏渦電流法可用於測量任何基材上的導電塗層,例如,印刷電路板上的銅層,鋼鐵或絕緣材料上的鍍鎳層。 

相敏渦電流法相對於磁感應法 或振幅敏感渦電流法的一個優勢是其不太容易受到太多外界因素的影響。例如,樣品的曲率或其表面粗糙度幾乎不會影響測量結果。因此,相敏渦電流法是測量小零件鍍鋅層厚度的理想選擇,且無需額外校正。 

相敏渦電流法的工作原理

相敏渦電流法所用的探頭由周圍圍繞著兩個線圈的鐵素體鐵芯組成。首先,勵磁線圈中的電流產生高頻磁場(kHz-MHz範圍),該磁場在樣品中產生渦電流。 

探頭裡的另一個線圈,即測量線圈,用來測量交變電阻(阻抗)。探頭的阻抗透過樣品中的渦電流修正,與無樣品時探頭產生的激勵渦電流相比,其相位發生偏移(相位角φ)。 

相位角φ與鍍層厚度以及材料的導電率有關。如果導電率已知,則儀器將此相位與已存儲的特徵曲線進行對比,並將其轉換為塗層厚度值。

非接觸測量

相敏渦電流法在測量鍍層厚度方面具有很大的優勢。如上所述,該方法的實際測量信號是直接在鍍層中產生的,這將它與磁感應法和振幅敏感渦電流法區別開來,後者是測量來自底材的信號衰減。 

這就是為什麼探頭不必直接接觸鍍層也可測量;它甚至可以隔著其它塗層來測量它下面的金屬鍍層,如duplex測量應用. 

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!

影響相敏渦電流法測量鍍層厚度的主要因素是材料本身的導電率以及磁性,樣品大小也很一個關鍵因素。此外,操作者應確保在任何測量過程中始終正確放置探頭。

 

導電率的影響

鍍層和基底材料的導電率決定了感應渦電流的密度,從而直接影響鍍層厚度的測量值。因此,儀器必須使用與實際產品完全相同的基底材料進行校正。

 

樣品厚度的影響

對於金屬的基底材料,不僅會在塗層中產生渦電流,在基板中也會產生渦電流。如果基底材料很薄(例如金屬薄板),則有最小厚度的限制——這取決於測量頻率和材料。 

 

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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