[发明专利]用于无损测量薄层厚度的方法和仪器

说明书

本发明涉及一种用于薄层厚度无损测量的方法，该方法使用根据权利要求1的预特征化条款所述的探针和根据权利要求10的预特征化条款中所述的仪器。

能遇到弯曲和涂层表面的测量，特别是在飞机构架构造中、在汽车中，在模压零件中、在家庭用品领域中、在管道构造中、在软百叶帘上、以及在许多其他测量镀层的情况下。同样在核动力领域中，要测量在约12毫米直径的管上在20微米范围内的在锆热交换器管的氧化层。

例如基于涡流原理的已知接触测量方法，受被测物形状的影响很大。由于这个原因，当有不同曲率时，必须进行校准，这是耗时并且可能导致错误，特别是因为没有考虑到曲率变化。

DE4119903A1公开了一种用于薄层测量的方法和仪器，使得有可能在大范围内消除测量值对被测物几何形状的有害依赖性。这意味着甚至在被测物弯曲表面上的薄层测量也成为可能。这些薄层的厚度从仅仅几个微米到几百微米。这种无损层厚度测量依赖于涡流原理，该原理基于低频或高频电磁场相对于涂敷到被测物上的层的变化。因为这是一种在一个铁心上带有一个第一线圈器件的仪器。围绕着第一线圈器件的一个外筒支撑着一个位于外面的第二线圈器件。支撑第一线圈器件的铁心在其下端带有一个半球形耐磨材料放置圆顶。

为了探测薄层，把探针放在被测物上。在测量期间两个线圈器件同时用不同的频率激励，并因此发射两个不同频率的信号，这两个信号将由一个适当的电路估计以便计算层厚度。层厚度按照在DE4119903A1中给定的公式确定。

本发明基于在薄层厚度无损测量中提高探测的薄层厚度值的质量的目。

该目的通过权利要求1的特征实现。至少两个线圈器件的顺序激励允许从线圈器件至一个估计单元发生测量信号的无损发射。在测量期间线圈器件借助于相应频率的连续激励允许一个不受相邻其他线圈器件影响的信号由估计单元记录，并且也分配给每个线圈器件。结果，能消除相邻线圈器件的超调和同步激励，由此能进行免受干扰参数的信号发射。

根据该方法的进一步优化，提出用高频激励线圈。结果，交变电磁场在探头接近被测物时变化能用作对测量的一种测量影响。当使用高频场时，被测薄层是不导电的，如油漆，或者是弱导电的，例如象铬或类似物质。

根据该方法的进一步优化，提出由场效应晶体管在信号发射持续时间内限制来自于第一和至少第二线圈器件、在彼此分开的时间发射的频率信号。结果，能保证在第一线圈器件和至少第二线圈器件的发射频率信号之间的分离，由此能实现测量信号的精确记录和分配。结果，甚至在信号至估计单元的传输期间，也能避免相互影响或叠加。经其把测量信号传送到估计单元的线圈器件和场效应晶体管的致动，能在限定时间窗口内发生，从而使测量信号的分配也成为可能。

根据该方法的进一步优化，提出彼此独立地估计由线圈器件发射的信号。例如，一个基本上决定薄层厚度的信号可以由一个第一线圈器件记录，而例如一个确定被测物曲率的信号可以通过其他线圈器件记录。单独的估计允许获得两个测量变量的精确计算，由此以后测量值的确定可以通过由DE4119903A1揭示的公式以较高精度实现。

线圈器件信号的分离便利地允许线圈器件以相同频率发生振荡，由此能实现控制系统结构装配的进一步简化。

根据该方法的进一步优化，提出为了进行测量，借助于一个双稳态多谐振荡器电路一个接一个地，一个第一线圈器件由一个第一电路激励而一个第二线圈器件被一个第二电路激励。便利提供的场效应晶体管使得有可能由使用的电路保证对于频率信号的发射使线圈器件的连续致动是可能的。便利地提供一样设计的线圈器件的电路。结果，电路的装配能具有简单布置。

根据该方法的进一步优化，提出频率信号经一个补偿器通到估计单元。这使得有可能以这样一种方式设置频率信号的相位关系，从而大部分消除测量信号对基底材料导电性的不希望依赖性。

因此，根据本发明的方法，薄层厚度的无损测量允许实现这样的效果，实际上完全消除干扰参数至少对测量值的影响，这些干扰参数有表面的曲率和被测物的导电性，这些参数在测量仅几个微米范围内的薄层时具有特别关键的影响。