Электромагнитная толщинометрия защитных покрытий металлических изделий

Покрытия, толщина Т которых подлежит контролю, можно разделить на следующие группы:

1.  Диэлектрические на ферромагнитных элек­тропроводящих основаниях;

2.  Электропроводящие неферромагнитные на ферромагнитных электропроводящих осно­ваниях;

3.  Электропроводящие слабомагнитные на фер­ромагнитных электропроводящих основаниях;

4.  Диэлектрические на неферромагнитных элек­тропроводящих основаниях;

5.  Электропроводящие неферромагнитные на неферромагнитных электропроводящих осно­ваниях;

6.  Электропроводящие ферромагнитные на нефер­ромагнитных электропроводящих основаниях.

Для толщинометрии покрытий двух первых групп в настоящее время используют первичные индукционные трансформаторные преобразова­тели.

До недавнего времени в большинстве приборов пер­вичная обмотка запитывалась током частотой от 50 до 400 Гц, а в качестве первичного информативного параметра прини­малась амплитуда ЭДС, наведенной на вторичной обмотке вблизи металла. Однако этому методу присущ один принци­пиальный недостаток: невозможность отстройки от влияния вихревых токов, наводимых в электропроводящем покрытии, и основании и связанное с этим ограничение диапазона контролируемых толщин покрытий.

В настоящее время ведущие фирмы ис­пользуют другой метод - первичная обмотка W₁ подключается к источнику постоянного напряже­ния в момент ?_о на время т, большее времени существования вихревых токов и кратное перио­ду сетевого напряжения; при этом на вторичной обмотке W₂ наводится ЭДС₁ (t).

Для толщинометрии покрытий групп 4 и 5 используются первичные вихретоковые пара­метрические преобразователи. Первичный пре­образователь представляет собой автогенера­тор с включенной в его контур измерительной обмоткой, частота f на выходе которого зависит от толщины покрытия Т_i. В качестве первичного информативного параметра выбирается величи­на разности частот ∆f (Т_i) = f (Т_i) - f (Т_о), где Т_о может принимать разные значения (например, нуль или ∞) в зависимости от алгоритма обра­ботки измерительной информации. Рабочие частоты преобразователей выбираются в диапа­зоне от 2 до 10 МГц в зависимости от толщины и электропроводности покрытия и основания.

Для толщинометрии покрытий групп 3 и 6 используются трансформаторные преобразова­тели, первичная обмотка которых запитывается напряжением U (t) частотой от 40 до 120 кГц, а в качестве информативного параметра использу­ется разность фаз φ (Т) между наведенной на вторичной обмотке ЭДС е (t) и напряжением U (t). При этом φ (Т) в большинстве случаев прямо пропорциональна толщине Т покрытия. Данные преобразователи позволяют контроли­ровать ферромагнитные покрытия толщиной до 200 мкм.

Основное внимание при проектировании современ­ных электромагнитных толщиномеров уделяется подавле­нию влияния мешающих факторов, основными из которых являются вариация электропроводности и магнитной прони­цаемости покрытий и оснований, шероховатость основания, наличие краевого эффекта и размеров изделий, а также климатических условий.

Для уменьшения влияния вариаций электропровод­ности и магнитной проницаемости используются тестовые методы контроля с многообмоточными преобразователями и рационально выбираются рабочие частоты и размеры преобразователя; компенсации влияния шероховатости до­биваются статистическими методами (многократные измере­ния на этапе калибровки приборов и в процессе измерения). Однако главным является повышение абсолютной чувстви­тельности приборов при уменьшении габаритов преобразо­вателей, сами преобразователи выполняются в экранах раз­личной конструкции, уменьшающих зону неразрушающего контроля.

В таблице приведены основные характе­ристики толщиномеров ряда ведущих фирм.