涡流测厚传感器及数字
测量系统的设计
张莉萍
(
上海工程技术大学电子电气工程学院, 上海 200065
)
摘 要 介绍一种以
CSY
传感器系统实验仪为基础, 用
M CS
251 单片机控制涡流测厚传感器
的测量系统。
主题词 涡流检验 传感器 微机控制 程序设计 厚度测量系统
DESIGN OF THE EDDY CURRENT SENSOR FOR TH ICKNESS
AND D IGITAL M EASUREM ENT SYSTEM
Zhang
L iping
(
Co llege of E lectronic and Electric Engineering
,
ShanghaiU niversity of Engineering Science
)
Abstract
The thicknessm easurem ent system based on the experim ental instrum ents composed of CSY senso r
system
,
in w hich M CS
251
series single chip computer w as used to control the eddy current sensor w as introduced
.
Keywords
Eddy current testing
Senso r
M icrocomputer control
Programm ing
Thickness m easurem ent
system
生产中常遇到工件厚度测量问题, 视对象不同,
常采用超声、射线、电磁、涡流以及微波等不同方法
进行测量。涡流测厚不仅具有快速、准确和无接触等
优点, 而且除了用于测量板材、管材等单层厚度外,
还可以用来测量涂层和多层复合材料分层的厚度。
下面讨论用涡流法测量导体表面非导电涂层厚度的
问题。
1 涡流测厚传感器的设计
由于非导电体涂层中不会感生出涡流, 所以, 涂
层厚度的测量实际上是工件和探头之间提离距离的
测量。
涡流测厚一般采用表面探头, 探头的磁心选用
铁氧体磁心, 因为它能增加小线圈的电感, 减小和工
件接触的表面积, 防止探头磨损。探头的电感是阻抗
的主要部分, 线圈自感系数的计算在数学上是比较
复杂的, 佩利提出的经验公式如下
L =
N
2
D × 10
- 7
0. 036 9
+ 0. 14K
1
+ 0. 124K
2
(
1
)
式中
L
——自感
D
——线圈的平均直径,
mm
N
——线圈匝数
K
1
=
B
D
K 2
=
C
D
B
——线圈的宽度
C
——线圈的径向厚度
对一个外径 6
mm
, 内径 4
mm
, 厚度 4
mm
, 宽度
4
mm
, 匝数 350 匝的扁平线圈, 由式
(
1
)
计算得
L
=
0. 134
mH
, 实测为 0. 14
mH
,
R
为 2
8
。在进行厚度测
量时, 选择频率使提离和厚度变化信号之间的相位
角差为 90°, 这一频率可以通过集肤深度计算出来,
也可用下面两式近似计算
t
∆
= 0. 8
(
2
)
∆= 50
Θ
f
(
3
)
式中
t
——工件厚度
∆
——集肤深度
Θ
——工件电阻率
f
——检测频率
把式
(
3
)
代入式
(
2
)
, 得
f =
1. 6Θ
t
2
·252·
第22卷第6期
2 0 0 0 年 6 月
无损检测
NDT
Vol. 22 No. 6
June 2 0 0 0
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