[發(fā)明專(zhuān)利]電容式金屬內(nèi)表面上的非導(dǎo)電涂層厚度測(cè)量方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910067357.0
• 申請(qǐng)日: 2009-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101614521A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬風(fēng)雷;韋麗君
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B7/06
• 分類(lèi)號(hào): G01B7/06
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陳宏偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種電容式金屬內(nèi)表面上的非導(dǎo)電涂層厚度測(cè)量方法及裝置，是對(duì)現(xiàn)有非導(dǎo)電涂層測(cè)量方法的改進(jìn)，屬于電子檢測(cè)儀器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬基體上的非導(dǎo)電涂層厚度的快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地測(cè)量，是確保這些涂層質(zhì)量的必要手段。這些涂層一般起防腐保護(hù)以及裝飾美化作用，主要包括油漆、防腐涂料等。在汽車(chē)、家電、石油管道運(yùn)輸、化工容器等有廣泛的應(yīng)用。目前，測(cè)量非導(dǎo)電涂層厚度的典型方法是電感與電渦流式傳感器，比如，用于汽車(chē)油漆層厚度測(cè)量的德國(guó)某公司生產(chǎn)的涂層厚度儀的測(cè)量頭尺寸為80mm×Φ10mm，使用時(shí)測(cè)頭必須與被測(cè)面垂直，所以，它能測(cè)量的最小直徑要大于80，不能用于小直徑的內(nèi)表面涂層厚度測(cè)量。該方法在使用中存在一些不足：(1)由于傳感線(xiàn)圈需要有一定的尺寸要求，傳感器的體積比較大，不適合在對(duì)測(cè)量裝置的空間尺寸有一定限制(金屬內(nèi)表面)的場(chǎng)合。(2)在強(qiáng)電磁干擾情況下，工作不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種電容式金屬內(nèi)表面上的非導(dǎo)電涂層厚度測(cè)量方法及裝置，解決了現(xiàn)有電感或電渦流式非導(dǎo)電涂層厚度測(cè)量?jī)x存在的體積大，不便檢測(cè)內(nèi)表面涂層厚度的難題。

本發(fā)明的非金屬涂層厚度測(cè)量方法：將兩個(gè)探測(cè)極板分別放置在被測(cè)金屬基體的非導(dǎo)電涂層表面的不同位置上，與金屬基體構(gòu)成串聯(lián)的兩個(gè)電容，電容信號(hào)送至電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給微處理器，微處理器與測(cè)量主機(jī)中的單片機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，測(cè)量主機(jī)的單片機(jī)將接收的信號(hào)換算成電容極板之間距離即得到涂層厚度，通過(guò)液晶顯示并存儲(chǔ)。

適用于本發(fā)明測(cè)量方法的裝置，是由電容數(shù)字傳感器和測(cè)量主機(jī)兩部分構(gòu)成，其中，電容數(shù)字傳感器包括：兩個(gè)測(cè)量極板、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器、微處理器，測(cè)量極板是由固化在柔性體上的金屬箔片構(gòu)成；測(cè)量極板與電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器信號(hào)輸入端連接，將電容信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)I²C總線(xiàn)送至微處理器，微處理器將處理的信號(hào)發(fā)送給測(cè)量主機(jī)中的單片機(jī)；微處理器還對(duì)電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器發(fā)送控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)其功能配置。

測(cè)量主機(jī)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、液晶顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，單片機(jī)通過(guò)串行接口與微處理器連接，將接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電容極板之間距離，即得到被測(cè)涂層厚度，送至液晶顯示并存儲(chǔ)。同時(shí)，它可與上位機(jī)通過(guò)UBS口進(jìn)行通訊，測(cè)量信息傳到主計(jì)算機(jī)上，應(yīng)用EXCEL文件的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和加工，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算和分析，生成統(tǒng)計(jì)分析所需的各種圖表、曲線(xiàn)。

本發(fā)明裝置用于測(cè)量時(shí)，將電容數(shù)字傳感器的兩個(gè)測(cè)量極板與被測(cè)涂層緊密接觸，由于非導(dǎo)電的涂層的存在，兩測(cè)量極板與被測(cè)涂層的金屬基體就構(gòu)成了一對(duì)串聯(lián)電容，通過(guò)測(cè)量其數(shù)值的大小可以導(dǎo)出非導(dǎo)電涂層的厚度，即極板與基體的距離。

本發(fā)明的積極效果在于：利用測(cè)量極板與被測(cè)基體、涂層之間產(chǎn)生的電容量作為檢測(cè)信號(hào)，測(cè)量電容和轉(zhuǎn)換芯片之間為剛性連接，避免了引出的電纜上的寄生電容對(duì)信號(hào)的干擾，因此它抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高。具有測(cè)頭尺寸小、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、魯棒性好等特點(diǎn)。本發(fā)明裝置可以用于對(duì)測(cè)量裝置的空間尺寸有一定限制的場(chǎng)合(測(cè)量的金屬內(nèi)表面最小直徑為25mm)，如輸油管內(nèi)表面以及化工反應(yīng)器內(nèi)表面等的涂層厚度測(cè)量，從而大大提高非導(dǎo)電涂層的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明測(cè)量裝置電路原理圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1所示，本發(fā)明的測(cè)量裝置，是由電容數(shù)字傳感器和測(cè)量主機(jī)兩部分構(gòu)成，其中，電容數(shù)字傳感器包括：兩個(gè)測(cè)量極板、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(集成芯片AD7745)、微處理器(STC10F08XE)，測(cè)量極板是由固化在柔性體上的金屬箔片構(gòu)成，檢測(cè)時(shí)可緊貼在被測(cè)工件的表面；測(cè)量極板與電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器信號(hào)輸入端連接，將電容信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)I²C總線(xiàn)送至微處理器(STC10F08XE)，微處理器(STC10F08XE)將處理的信號(hào)發(fā)送給測(cè)量主機(jī)中的單片機(jī)(STC10F12XE)中；微處理器(STC10F08XE)還對(duì)電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器發(fā)送控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)其功能配置。

測(cè)量主機(jī)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)(STC10F12XE)、液晶顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，單片機(jī)通過(guò)串行接口與微處理器(STC10F08XE)連接，將接收的信號(hào)換算成測(cè)量極板之間距離，即得到被測(cè)涂層厚度，送至液晶顯示并存儲(chǔ)。同時(shí)，它可與上位機(jī)通過(guò)UBS口進(jìn)行通訊，測(cè)量信息傳到主計(jì)算機(jī)上，應(yīng)用EXCEL文件的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和加工，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算和分析，生成統(tǒng)計(jì)分析所需的各種圖表、曲線(xiàn)。