[發明專利]一種非接觸式金屬表面非導電覆蓋層厚度測量方法

在審

• 申請號: 202210188561.3
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114383493A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 王飛;趙川梅;馬馳;杜壽兵;李代生
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 葉明博

本發明公開了一種非接觸式金屬表面非導電覆蓋層厚度測量方法，將電渦流測距傳感器原理和電容測距傳感器原理相結合，實現金屬表面腐蝕層的非接觸測量，通過非接觸測量避免了接觸測量不同接觸力下表面粗糙度和腐蝕層疏松度的影響，且本發明的測試方法不使用高能射線，滿足了工業現場的使用便利性。

技術領域

本發明涉及金屬表面非導電覆蓋層厚度測量技術領域，尤其涉及一種非接觸式金屬表面非導電覆蓋層厚度測量方法。

背景技術

GB/T6463-2005《金屬和其他無機覆蓋層厚度測量方法評述》所列的金屬表面覆蓋層的無損測試方法如下表1所示，也給出了各種儀器的測量范圍。從表中可以看出，各種方法都有一定的使用限制，針對厚度范圍在1-20um范圍內的不透明疏松氧化層厚度的無損測量，僅有電渦流法和X射線光譜法適用。

表1常用金屬表面氧化層無損測試方法

現有技術中通過電渦流法和X射線光譜法進行金屬表面氧化層的無損測試的問題在于：

1、電渦流法雖然為無損測試，但探頭需要接觸腐蝕層表面，如果金屬基底為粗糙表面或者表面腐蝕層為疏松結構時，操作接觸力的大小會對測量結果造成影響，接觸力大，測試值會變小。

2、X射線光譜法成本高昂，需要輻射防護，多為實驗室科研使用，并不適用于工業現場使用。

因此需要研發出一種非接觸式金屬表面非導電覆蓋層厚度測量方法來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題設計了一種非接觸式金屬表面非導電覆蓋層厚度測量方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種非接觸式金屬表面非導電覆蓋層厚度測量方法，包括以下步驟：

將檢測線圈靠近被測金屬表面設置；

測試獲得檢測線圈自身電感值L；

通過檢測線圈工作參數設計，使得在量程范圍內d值與d₀呈線性關系，通過下部方程計算檢測線圈與金屬基底之間的距離d：

d＝k·L+d₀ (1)

其中，k，d₀均為方程系數，為通過工程標定獲得；

檢測線圈與金屬基底之間的電容值C為檢測線圈與腐蝕層表面之間空氣電容值C₂和腐蝕層電容值C₁串聯獲得，根據電容串聯方程，有：

根據平板電容公式將上式中的C₁和C₂用腐蝕層厚度d₁和空氣層厚度d₂表達有：

其中，ε₀＝8.854187818×10^-12F/m,為真空介電常數；ε_r1,ε_r2為材料相對介電常數；S為檢測線圈在金屬基底上的投影面積；

根據尺寸鏈關系，有：

d＝d₁+d₂ (4)

聯立三個方程(1)、(3)、(4)，分別求得d₁,d₂，其中求得以L、C來表達d₁的表達式為：