Электромагнитная толщинометрия защитных покрытий металлических изделий
Электромагнитная толщинометрия защитных покрытий металлических изделий
Покрытия, толщина Т которых подлежит контролю, можно разделить на следующие группы:
1. Диэлектрические на ферромагнитных электропроводящих основаниях;
2. Электропроводящие неферромагнитные на ферромагнитных электропроводящих основаниях;
3. Электропроводящие слабомагнитные на ферромагнитных электропроводящих основаниях;
4. Диэлектрические на неферромагнитных электропроводящих основаниях;
5. Электропроводящие неферромагнитные на неферромагнитных электропроводящих основаниях;
6. Электропроводящие ферромагнитные на неферромагнитных электропроводящих основаниях.
Для толщинометрии покрытий двух первых групп в настоящее время используют первичные индукционные трансформаторные преобразователи.
До недавнего времени в большинстве приборов первичная обмотка запитывалась током частотой от 50 до 400 Гц, а в качестве первичного информативного параметра принималась амплитуда ЭДС, наведенной на вторичной обмотке вблизи металла. Однако этому методу присущ один принципиальный недостаток: невозможность отстройки от влияния вихревых токов, наводимых в электропроводящем покрытии, и основании и связанное с этим ограничение диапазона контролируемых толщин покрытий.
В настоящее время ведущие фирмы используют другой метод - первичная обмотка W1 подключается к источнику постоянного напряжения в момент ?о на время т, большее времени существования вихревых токов и кратное периоду сетевого напряжения; при этом на вторичной обмотке W2 наводится ЭДС1 (t).
Для толщинометрии покрытий групп 4 и 5 используются первичные вихретоковые параметрические преобразователи. Первичный преобразователь представляет собой автогенератор с включенной в его контур измерительной обмоткой, частота f на выходе которого зависит от толщины покрытия Тi. В качестве первичного информативного параметра выбирается величина разности частот ∆f (Тi) = f (Тi) - f (То), где То может принимать разные значения (например, нуль или ∞) в зависимости от алгоритма обработки измерительной информации. Рабочие частоты преобразователей выбираются в диапазоне от 2 до 10 МГц в зависимости от толщины и электропроводности покрытия и основания.
Для толщинометрии покрытий групп 3 и 6 используются трансформаторные преобразователи, первичная обмотка которых запитывается напряжением U (t) частотой от 40 до 120 кГц, а в качестве информативного параметра используется разность фаз φ (Т) между наведенной на вторичной обмотке ЭДС е (t) и напряжением U (t). При этом φ (Т) в большинстве случаев прямо пропорциональна толщине Т покрытия. Данные преобразователи позволяют контролировать ферромагнитные покрытия толщиной до 200 мкм.
Основное внимание при проектировании современных электромагнитных толщиномеров уделяется подавлению влияния мешающих факторов, основными из которых являются вариация электропроводности и магнитной проницаемости покрытий и оснований, шероховатость основания, наличие краевого эффекта и размеров изделий, а также климатических условий.
Для уменьшения влияния вариаций электропроводности и магнитной проницаемости используются тестовые методы контроля с многообмоточными преобразователями и рационально выбираются рабочие частоты и размеры преобразователя; компенсации влияния шероховатости добиваются статистическими методами (многократные измерения на этапе калибровки приборов и в процессе измерения). Однако главным является повышение абсолютной чувствительности приборов при уменьшении габаритов преобразователей, сами преобразователи выполняются в экранах различной конструкции, уменьшающих зону неразрушающего контроля.
В таблице приведены основные характеристики толщиномеров ряда ведущих фирм.
Марка прибора |
Диапазон контролируемых толщин, мм |
Погрешность измерения, мм |
Диаметры зоны контроля, мм |
Минимальный радиус изделия, мм |
Количество ячеек памяти |
Связь с IBM PC |
Габариты, мм вес, г |
Elcometer 345 Top memory |
1,2 - 0...5 4 – 0...3 |
±(0,03Т+0,001) |
6; 20 6; 10 |
5 5 |
1000 |
— |
120х56х24 115 |
Elcometer 355 Top |
1,2 - 0…15 4 - 0…5 |
±(0,01Т+0,001) |
3, 6, 20 6; 210 |
3 5 |
5000 |
+ |
17Sх83х42 650 |
Minitest 300 |
1,2 – 0…1,5 |
± (0,03Т+ 0,002) |
6 |
5 |
— |
— |
125х27х18 60 |
Minitest 600 |
1,2 – 0...3 4 – 0…2 |
± (0,02Т+ 0,002) |
6 (совмещенный датчик) |
5 |
— |
+ |
115х64х25 100 |
DUO-CHECK ST-20 |
1,2 - 0…5 4 - 0…2
|
±(0,01Т+ 0,002)
|
6; 10 6
|
5 3
|
100 |
+ |
108х48х38 |
Константа K5 |
1,2 - 0.1S 3 - 0…0,12 4 - 0…30 5 - 0…0,2 6 - 0…0,1 |
±(0,02Т+0,001) ± (0,03Т+ 0,002) ±(0,02Т+0,001) ± (0,03Т+ 0,002) ± 0,003 |
2,4; 6; 20 4,7 2; 6; 30 4,7 2,4 |
1...10 3 1...10 2 |
500 |
+ |
150х80х30 |