本發(fā)明屬于測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用渦流相位法的非鐵磁性金屬上非鐵磁性金屬涂鍍層厚度的測量方法。

背景技術(shù)：

基體金屬涂鍍有薄涂層時(shí)，測量涂鍍層的厚度是非常重要的。涂鍍層的電導(dǎo)率與基體金屬明顯不同時(shí)，比如基體金屬和涂鍍層金屬兩者中，其中一種金屬的電導(dǎo)率至少是另外一種金屬的電導(dǎo)率的1.5倍時(shí)，涂鍍層厚度的測量是用一般方法進(jìn)行的，例如相敏渦流方法。但在涂鍍某些基體金屬時(shí)，基體與涂鍍層金屬電導(dǎo)率只有輕微的差別，例如基體金屬和涂鍍層金屬兩者中，其中一種金屬的電導(dǎo)率小于或等于另外一種金屬電導(dǎo)率的1.5倍時(shí)，用鋯金屬涂鍍鋯錫合金管材就是這樣，此時(shí)，相敏渦流方法誤差較大。所以，電導(dǎo)率差別很小時(shí)，涂鍍層厚度的測量就很困難。另外，在某些特殊應(yīng)用中，除基體與涂鍍層金屬電導(dǎo)率有輕微的差別外，還允許基體金屬電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，涂鍍層的測量就更加困難。

當(dāng)基體金屬和涂鍍層金屬電導(dǎo)率差別很小時(shí)，測量涂鍍層厚度的另外一種方法是掃頻渦流法，其掃頻在10千赫至10兆赫之間，在相同材料經(jīng)涂鍍和未經(jīng)涂鍍的基體中產(chǎn)生變頻渦流并將所產(chǎn)生的渦流進(jìn)行比較以得到涂鍍層厚度。該種方法要求基體金屬電導(dǎo)率不能發(fā)生變化，對于基體金屬電導(dǎo)率變化的情況，測量結(jié)果就會(huì)發(fā)生較大誤差，不能滿足使用要求而不再適用；另外，掃頻法要求采用未經(jīng)涂鍍的基體金屬進(jìn)行渦流信號對比，在某些情況下，比如三層及以上金屬的涂鍍層厚度測量時(shí)，未經(jīng)涂鍍的基體不易得到或不宜暴露在流通空氣中時(shí)，該種方法的應(yīng)用將會(huì)受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種非鐵磁性金屬上非鐵磁性金屬涂鍍層厚度的測量方法，解決目前在電導(dǎo)率差別很小、在電導(dǎo)率差別很小且基體金屬電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)的測量需求。

發(fā)明人在長期的研究工作中發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：

對于基體是金屬，涂鍍層也是金屬的復(fù)合材料，一般情況是涉及電導(dǎo)率為σb的厚基體金屬帶有一層其電導(dǎo)率為σp和厚度為Dp的薄有色金屬鍍層，其中，b表示基體，p表示鍍層。這時(shí)，探頭檢測線圈的阻抗或電壓是基體金屬電導(dǎo)率以及表面層的電導(dǎo)率和厚度兩者的函數(shù)。圖1是阻抗平面圖的一個(gè)例子，它是用各種鍍層材料和基體金屬、并在各種頻率下完成的大量測量中選出來的。

圖1明確地指出了在各種基體材料上不同厚度的銀鍍層對檢測線圈阻抗的影響。軌跡線P0、P1、P2、…、Ag相應(yīng)于檢測線圈下銀層厚度的增加且在沒有基體金屬的情況下，P0是銀層厚度D＝0時(shí)空載檢測線圈的阻抗。點(diǎn)Ag相應(yīng)于“無限厚”的整體銀，此時(shí)，進(jìn)一步增加厚度，不再能影響檢測線圈的表觀阻抗。標(biāo)記了“Al”、“黃銅”和“Pb”的各點(diǎn)分別表示放置在無限厚的鋁、黃銅和鉛上時(shí)探頭線圈的表觀阻抗。在圖中可以看到，從“Ag”點(diǎn)到基體金屬是“Al”和“黃銅”的區(qū)間，從10μm到95μm不同“Ag”涂鍍層的相位不同，但涂鍍層厚度相同時(shí)相位基本相等。根據(jù)圖1推斷：檢測基體金屬上涂鍍層厚度時(shí)，當(dāng)基體金屬電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，只要滿足基體金屬電導(dǎo)率和涂鍍層電導(dǎo)率之差≤50％時(shí)，換句話說，即是基體金屬和涂鍍層金屬兩者中，其中一種金屬的電導(dǎo)率小于或等于另外一種金屬電導(dǎo)率的2倍，涂鍍層厚度相同時(shí)，阻抗點(diǎn)的相位基本相等；當(dāng)涂鍍層厚度不同時(shí)，阻抗點(diǎn)的相位則呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律。由此，在一定的檢測條件下，可以建立阻抗點(diǎn)相位和涂鍍層厚度之間的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而對涂鍍層厚度進(jìn)行檢查。

基于以上規(guī)律，發(fā)明人創(chuàng)新了一種非鐵磁性金屬上非鐵磁性金屬涂鍍層厚度的測量方法，包括以下步驟：

(a)標(biāo)定步驟：采用渦流相位法測量出不同標(biāo)定試件的不同已知涂鍍層厚度對應(yīng)的標(biāo)定相位，建立標(biāo)定相位與涂鍍層厚度之間的對應(yīng)關(guān)系；

(b)實(shí)測步驟：采用與步驟(a)相同的渦流相位法，測量出待測對象的涂鍍層對應(yīng)的測試相位，所述標(biāo)定試件的涂鍍層與待測對象的涂鍍層的電導(dǎo)率相同且標(biāo)定試件的基體與待測對象的基體的電導(dǎo)率相對偏差≤50％，根據(jù)步驟(a)得到的標(biāo)定相位與涂鍍層之間的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出待測對象的涂鍍層厚度。

本發(fā)明包括標(biāo)定步驟和實(shí)測步驟，利用渦流相位法測量不同的標(biāo)定試件的涂鍍層厚度值與渦流相位值之間的一一對應(yīng)關(guān)系，并利用該對應(yīng)關(guān)系和采用一定的計(jì)算方式來計(jì)算出測試相位所對應(yīng)的待測對象的涂鍍層厚度值，從而得出涂鍍層厚度測量值，該方法所預(yù)置的涂鍍層厚度標(biāo)定試樣越多，則實(shí)際檢測的涂鍍層厚度值也越精確?，F(xiàn)有的非鐵磁性涂鍍層厚度一般采用幅值分析的方法，這種方法有一定局限性：要求基體金屬和涂鍍層金屬兩者中，其中一種金屬的電導(dǎo)率小于或等于另外一種金屬電導(dǎo)率的1.5倍，對基體金屬和涂鍍層金屬電導(dǎo)率相近不滿足如上要求時(shí)，幅值分析法不再適用；本方法基于渦流相位法測量待測對象的涂鍍層厚度，不僅適用于雙層金屬時(shí)待測對象的基體金屬和涂鍍層金屬電導(dǎo)率較為接近的情況以及在兩者電導(dǎo)率較為接近時(shí)且待測對象的基體金屬電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化的情況，也適用于三層或三層以上多層金屬時(shí)基體金屬和涂鍍層金屬電導(dǎo)率接近的情況以及在兩者電導(dǎo)率較為接近時(shí)且待測對象的基體金屬電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化的情況時(shí)的涂鍍層厚度的測量。

作為優(yōu)選，所述步驟(a)的具體過程為：

(a1)預(yù)置一具有筆式渦流探頭的渦流傳感器、一金屬板和多個(gè)已知涂鍍層厚度的標(biāo)定試件；所述金屬板的材質(zhì)和待測試件的涂鍍層的材質(zhì)相同，金屬板的厚度等于或大于涂鍍層標(biāo)準(zhǔn)滲透深度的5倍，以使渦流電磁場集中分布在金屬板中，金屬板的長、寬分別大于標(biāo)定試樣的長、寬；

(a2)在金屬板上建立渦流信號相位測量的起始點(diǎn)；

(a3)將渦流探頭放置在一已知涂鍍層厚度的標(biāo)定試件上，渦流傳感器由渦流儀發(fā)出的一個(gè)預(yù)置信號激勵(lì)，渦流探頭的輸出經(jīng)渦流儀濾波、放大后由數(shù)據(jù)處理單元處理成與標(biāo)定試件的已知涂鍍層厚度相對應(yīng)的標(biāo)定相位；

(a4)將渦流探頭依次放置在其它的已知涂鍍層厚度的標(biāo)定試件上，得到標(biāo)定試件的不同已知涂鍍層厚度所對應(yīng)的標(biāo)定相位，得到標(biāo)定相位與涂鍍層厚度的一一對應(yīng)關(guān)系。

所述渦流傳感器包括一個(gè)鐵氧體磁芯、一個(gè)檢測線圈以及一層激勵(lì)線圈，檢測線圈采用上下差分的方式纏繞在磁芯外，激勵(lì)線圈纏繞在檢測線圈外；

所述步驟(a1)中，標(biāo)定試件的不同已知涂鍍層厚度值中包括待測對象的涂鍍層厚度的上限值和下限值。

所述步驟(a4)中，以標(biāo)定相位為縱坐標(biāo)、涂鍍層厚度為橫坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系。

所述步驟(b)的具體過程為：

(b1)將渦流探頭放置在待測對象上，渦流傳感器由渦流儀發(fā)出的一個(gè)與標(biāo)定步驟相同的預(yù)置信號激勵(lì)，渦流探頭的輸出經(jīng)渦流儀濾波、放大后由數(shù)據(jù)處理單元處理成測試相位；

(b2)將所述測試相位與各標(biāo)定相位依次進(jìn)行比較判斷，找出與測試相位相鄰的兩個(gè)標(biāo)定相位，并根據(jù)標(biāo)定相位、標(biāo)定試件的已知涂鍍層厚度的變化規(guī)律計(jì)算出測試相位所對應(yīng)的涂鍍層厚度值。

步驟b1中，若待測對象為多層金屬且涂鍍層下的多層金屬總厚度之和小于涂鍍層金屬標(biāo)準(zhǔn)滲透深度的2.5倍，則需在待測對象下放置與最下層金屬電導(dǎo)率相對偏差≤50％的補(bǔ)償塊，加了補(bǔ)償塊后對電磁場作用范圍來講，最下層金屬就相當(dāng)于無限厚，從而消除其它層金屬對涂鍍層厚度檢測的影響。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

基于本發(fā)明的渦流相位法測量非鐵磁性金屬基體上非鐵磁性金屬涂鍍層厚度，其特別適用于測量基體金屬和涂鍍層金屬電導(dǎo)率較為接近的情況及在兩者電導(dǎo)率較為接近時(shí)，基體金屬電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化的情況，不僅能夠適用于雙層金屬中的涂鍍層厚度的測量，還可以適用于多層金屬的涂鍍層厚度的測量。

附圖說明

圖1為各種基體材料上不同厚度的銀鍍層與檢測線圈阻抗的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例：

一種非鐵磁性金屬上非鐵磁性金屬涂鍍層厚度的測量方法，包括以下步驟：

(a)標(biāo)定步驟：采用渦流相位法測量出不同標(biāo)定試件的不同已知涂鍍層厚度對應(yīng)的標(biāo)定相位，建立標(biāo)定相位與涂鍍層厚度之間的對應(yīng)關(guān)系；

(b)實(shí)測步驟：采用與步驟(a)相同的渦流相位法，測量出待測對象的涂鍍層對應(yīng)的測試相位，所述標(biāo)定試件的涂鍍層與待測對象的涂鍍層的電導(dǎo)率相同且標(biāo)定試件的基體與待測對象的基體的電導(dǎo)率相對偏差≤50％，根據(jù)步驟(a)得到的標(biāo)定相位與涂鍍層之間的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出待測對象的涂鍍層厚度。

所述步驟(a)的具體過程為：

(a1)預(yù)置一具有筆式渦流探頭的渦流傳感器、一金屬板和多個(gè)已知涂鍍層厚度的標(biāo)定試件，所述金屬板的材質(zhì)和試件的涂鍍層的材質(zhì)相同，金屬板的厚度等于或大于涂鍍層標(biāo)準(zhǔn)滲透深度的5倍，金屬板的長、寬分別大于標(biāo)定試樣的長、寬，其長和寬均至少≥70mm，以免發(fā)生渦流電磁場邊緣效應(yīng)而影響檢測數(shù)據(jù)，具體長、寬應(yīng)根據(jù)待測對象尺寸來設(shè)計(jì)；渦流傳感器包括一個(gè)鐵氧體磁芯、一個(gè)檢測線圈以及一層激勵(lì)線圈，檢測線圈采用上下差分的方式纏繞在磁芯外，激勵(lì)線圈纏繞在檢測線圈外；其中，標(biāo)定試件的不同已知涂鍍層厚度值中包括待測對象的涂鍍層厚度的上限值和下限值；

(a2)在金屬板上建立渦流信號相位測量的起始點(diǎn)；

(a3)將渦流探頭放置在一已知涂鍍層厚度的標(biāo)定試件上，渦流傳感器由渦流儀發(fā)出的一個(gè)預(yù)置信號激勵(lì)，渦流探頭的輸出經(jīng)渦流儀濾波、放大后由數(shù)據(jù)處理單元處理成與標(biāo)定試件的已知涂鍍層厚度相對應(yīng)的標(biāo)定相位；

(a4)將渦流探頭依次放置在其它的已知涂鍍層厚度的標(biāo)定試件上，得到標(biāo)定試件的不同已知涂鍍層厚度所對應(yīng)的標(biāo)定相位，得到標(biāo)定相位與涂鍍層厚度的一一對應(yīng)關(guān)系，即以標(biāo)定相位為縱坐標(biāo)、涂鍍層厚度為橫坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系。

所述步驟(b)的具體過程為：

(b1)將渦流探頭放置在待測對象上，渦流傳感器由渦流儀發(fā)出的一個(gè)與標(biāo)定步驟相同的預(yù)置信號激勵(lì)，渦流探頭的輸出經(jīng)渦流儀濾波、放大后由數(shù)據(jù)處理單元處理成測試相位；

(b2)將所述測試相位與各標(biāo)定相位依次進(jìn)行比較判斷，找出與測試相位相鄰的兩個(gè)標(biāo)定相位，并根據(jù)標(biāo)定相位、標(biāo)定試件的已知涂鍍層厚度的變化規(guī)律計(jì)算出測試相位所對應(yīng)的涂鍍層厚度值。

上述步驟b1適用于絕大多數(shù)情況，譬如待測對象是兩層金屬或者涂鍍層下的多層金屬總厚度之和大于涂鍍層金屬標(biāo)準(zhǔn)滲透深度的2.5倍的多層金屬；當(dāng)待測對象為多層金屬且涂鍍層下的多層金屬總厚度之和小于涂鍍層金屬標(biāo)準(zhǔn)滲透深度的2.5倍時(shí)，則需在待測對象下放置與最下層金屬電導(dǎo)率相同或相近的補(bǔ)償塊以使第二層以下金屬厚度加上補(bǔ)償塊的總厚度大于等于涂鍍層標(biāo)準(zhǔn)滲透深度的2.5倍，此處的相同或相近應(yīng)理解為補(bǔ)償塊與最下層金屬電導(dǎo)率相對偏差≤50％，加了補(bǔ)償塊后對電磁場作用范圍來講，最下層金屬就相當(dāng)于無限厚，從而消除其它層金屬對涂鍍層厚度檢測的影響。

現(xiàn)以一具體實(shí)施方式對上述方法進(jìn)行詳細(xì)闡述，該方式中待測對象為兩層金屬。

在標(biāo)定過程，它包括如下實(shí)施步驟：

步驟a1：預(yù)置5個(gè)具有已知涂鍍層厚度的標(biāo)定試件K1、K2、K3、K4、K5，所述標(biāo)定試件應(yīng)滿足如下要求：標(biāo)定試件的涂鍍層材料應(yīng)和被檢對象相同；標(biāo)定試件的基體材料應(yīng)和被檢對象基體材料相同或與基體材料電導(dǎo)率相近；加工工藝和熱處理狀態(tài)應(yīng)和被檢對象相同；標(biāo)定試件的長、寬應(yīng)能夠克服渦流探頭邊緣效應(yīng)對檢測的影響；標(biāo)定試件的涂鍍層厚度應(yīng)包含被檢對象涂鍍層厚度的上限和下限，中間再取幾個(gè)點(diǎn)，取的點(diǎn)多，模擬出的標(biāo)定曲線越接近實(shí)際情況，檢測精度就高；標(biāo)定試樣的基體厚度滿足被檢對象基體厚度的要求。標(biāo)定試件K1、K2、K3、K4、K5對應(yīng)的已知涂鍍層厚度分別為C1、C2、C3、C4、C5；

預(yù)置一具有筆式渦流探頭的渦流傳感器，渦流傳感器包括一鐵氧體磁芯、磁芯外纏繞的上下差分的檢測線圈、檢測線圈外纏繞著一層激勵(lì)線圈；

預(yù)置一金屬板，金屬板材料和涂鍍層材料相同，且金屬板厚度大于等于5倍涂鍍層厚度；其長、寬至少≥70mm，以免發(fā)生渦流電磁場邊緣效應(yīng)而影響檢測數(shù)據(jù)，具體長、寬應(yīng)根據(jù)待測對象尺寸來設(shè)計(jì)。

步驟a2：將渦流探頭放置在預(yù)置的金屬板上，將渦流線圈阻抗置零點(diǎn)，即在厚金屬板上建立渦流信號相位測量的起始點(diǎn)，當(dāng)探頭放置在帶涂鍍層的檢測對象上時(shí)，阻抗點(diǎn)位置將會(huì)不同，測量該點(diǎn)相對于阻抗0點(diǎn)的相位，即為該涂鍍層厚度對應(yīng)的阻抗相位；

步驟a3：將渦流探頭放置在標(biāo)定試件K1上，渦流傳感器由渦流儀發(fā)出的一個(gè)預(yù)置信號激勵(lì)，它的輸出經(jīng)渦流儀濾波、放大后由以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)據(jù)處理單元處理成與所述標(biāo)定試件的已知涂鍍層厚度C1相對應(yīng)的標(biāo)定相位P1；

步驟a4：將渦流探頭依次放置在其它的已知涂鍍層厚度的標(biāo)定試件K2、K3、K4、K5上，通過改變標(biāo)定試件的已知涂鍍層厚度的大小，即C2、C3、C4、C5,，重復(fù)步驟a3得到多個(gè)標(biāo)定試樣的不同已知涂鍍層厚度所對應(yīng)的標(biāo)定相位P2、P3、P4、P5，獲得以上述標(biāo)定相位及其所對應(yīng)的已知涂鍍層厚度為縱、橫坐標(biāo)的一一對應(yīng)關(guān)系，即涂鍍層厚度C1、C2、C3、C4、C5分別對應(yīng)于標(biāo)定相位P1、P2、P3、P4、P5，以標(biāo)定相位P為橫坐標(biāo)，以涂鍍層厚度C為縱坐標(biāo)，建立標(biāo)定相位P與對應(yīng)涂鍍層厚度C之間的關(guān)系曲線；也可以用標(biāo)定試件的涂鍍層厚度C為橫坐標(biāo)，標(biāo)定相位P為縱坐標(biāo)，利用最小二乘法擬合，建立標(biāo)定相位P與對應(yīng)涂鍍層厚度C之間的函數(shù)關(guān)系和關(guān)系曲線；以前者為例，則在關(guān)系曲線中，有如下5個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，即(P1，C1)、(P2，C2)、(P3，C3)、(P4，C4)、(P5，C5)；并將所述標(biāo)定相位和對應(yīng)的涂鍍層厚度值存儲在計(jì)算機(jī)的存儲裝置中；

在實(shí)測過程，它包括如下步驟：

b1、將渦流探頭放置在一被檢對象上，渦流傳感器由渦流儀發(fā)出的一個(gè)預(yù)置信號激勵(lì)，它的輸出經(jīng)濾波、放大后由以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)據(jù)處理單元處理成測試相位PX；

b2、計(jì)算機(jī)的CPU中央處理器將所述測試相位與所述各標(biāo)定相位P1、P2、P3、P4、P5依次進(jìn)行比較判斷，并在標(biāo)定相位、標(biāo)定試件的已知涂鍍層厚度為縱、橫坐標(biāo)的圖系中，按照其變化規(guī)律計(jì)算出測試相位所對應(yīng)的涂鍍層厚度值；

b3、計(jì)算機(jī)的顯示單元顯示出被檢對象的被測涂鍍層厚度的數(shù)值。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。