[發明專利]利用霍爾效應測量鐵基表面上非磁性涂層的探頭

在審

• 申請號: 201711378754.0
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108592776A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 陳凱;林輝
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

利用霍爾效應測量鐵基表面上非磁性涂層的探頭，涉及涂層測厚儀。設有探頭底端、探頭磁端、壓力底座、壓力上蓋、彈簧和接觸底座；所述探頭底座和探頭磁端為測量部分，壓力底座、壓力上蓋和彈簧為機械裝置，壓力底座與壓力上蓋通過螺紋連接，其中壓力底座為外螺紋，壓力上蓋為內螺紋；所述彈簧嵌于探頭磁端的尾部和壓力上蓋的尾柱之間，探頭底端的尾部設有2個突出的卡位鍵，探頭底端尾部的卡位鍵與壓力底座尾部的卡位槽間隙配合，進而限制探頭底端軸向的旋轉和xy平面的平動，使得探頭底端能沿其軸向平動；探頭底端和探頭磁端間通過螺紋連接，其中探頭底端為內螺紋，探頭磁端為外螺紋。

技術領域

本發明涉及涂層測厚儀，尤其是涉及利用霍爾效應測量鐵基表面上非磁性涂層的探頭。

背景技術

現有的磁性測厚方法，主要通過測量磁路磁阻的變化來間接地測量涂層的厚度，即當探頭與涂層接觸時，探頭與磁性金屬基體構成一條閉合磁路，由于非磁性涂層的存在，往探頭內線圈通入高頻正弦激勵信號時，磁路磁阻變化，可以通過這一變化來計算得到涂層的厚度。

現有的磁性非磁性通用電渦流測厚方法為：當探頭與被測試樣接觸時，探頭裝置所產生的高頻電磁場，使置于探頭下的金屬導體產生渦流，其振幅和相位是導體與探頭之間非導電覆蓋層厚度的函數。即該渦流產生的交變電磁場會改變探頭參數，而探頭參數變量的大小則取決于涂鍍層的厚度。通過測量探頭參數變量的大小，并將這一電信號轉換處理，即可得到被測涂鍍層的厚度值。

傳統的磁性測量方法與電渦流測量方法都是通過線圈式結構，以高頻正弦激勵信號為輸入信號來產生電磁場進而測量涂層的厚度。

目前在國內典型渦流測厚儀如時代集團公司研制的TT230型數宇式覆層測厚儀是國內率先實現儀器主機與探頭一體化，待測基體最小曲率半徑為凸3mm,凹10mm，基體最小而積的直徑Φ5mm，基體臨界厚度為0.3mm。國外先進的涂層測厚儀，如Quanix1500型測厚儀，它實現了同一儀器兼顧磁性與渦流兩種測厚原理，通過主機正反兩側各自獨立的鑲有紅寶石探針的內置式測頭，即可應用磁性方法測量鋼鐵等磁性基體上非磁性涂鍍層厚度，也可應用渦流方法測量鋁、銅等非磁性金屬基體上非導電覆蓋層厚度。其渦流法的測量范圍為0～200μm，測量精度2％～5％。

發明內容

本發明的目的是提供成本低、精度高的利用霍爾效應測量鐵基表面上非磁性涂層的探頭。

本發明設有探頭底端、探頭磁端、壓力底座、壓力上蓋、彈簧和接觸底座；所述探頭底座和探頭磁端為測量部分，壓力底座、壓力上蓋和彈簧為機械裝置，壓力底座與壓力上蓋通過螺紋連接，其中壓力底座為外螺紋，壓力上蓋為內螺紋；所述彈簧嵌于探頭磁端的尾部和壓力上蓋的尾柱之間，探頭底端的尾部設有2個突出的卡位鍵，探頭底端尾部的卡位鍵與壓力底座尾部的卡位槽間隙配合，進而限制探頭底端軸向的旋轉和xy平面的平動，使得探頭底端能沿其軸向平動；探頭底端和探頭磁端間通過螺紋連接，其中探頭底端為內螺紋，探頭磁端為外螺紋。

本發明內嵌有線性霍爾芯片以及永久磁鐵，霍爾芯片嵌在探頭底端，探頭底端直接與鐵基表面貼合；永久磁嵌在探頭磁端的頭部，永久磁鐵通過螺紋與探頭底端配合。

所述探頭磁端的頭部嵌有1個D5*1和磁鐵表磁強度為1200Gauss的圓形銣鐵硼永久磁。若鐵基等磁性金屬基體較厚(>1000um)或涂層較厚(>2cm)時，可在探頭磁端再嵌入一個同規格同型號的磁鐵來加強磁性。探頭底端嵌有線性霍爾芯片，根據不同的需求采用不同的型號：霍尼韋爾SS495A2芯片用于高精度測量，霍尼韋爾SS496A1芯片用于大量程測量，霍尼韋爾SS495A1芯片用于高穩定測量。所述霍爾芯片可置于永久磁之下，基體之上。所述霍爾芯片可采用霍尼韋爾公司的SS495A1芯片、SS496A1芯片、SS495A2芯片等中的一種。所述磁鐵與霍爾芯片表面存在間隙可為2mm。