[发明专利]利用霍尔效应测量铁基表面上非磁性涂层的探头

说明书

利用霍尔效应测量铁基表面上非磁性涂层的探头，涉及涂层测厚仪。设有探头底端、探头磁端、压力底座、压力上盖、弹簧和接触底座；所述探头底座和探头磁端为测量部分，压力底座、压力上盖和弹簧为机械装置，压力底座与压力上盖通过螺纹连接，其中压力底座为外螺纹，压力上盖为内螺纹；所述弹簧嵌于探头磁端的尾部和压力上盖的尾柱之间，探头底端的尾部设有2个突出的卡位键，探头底端尾部的卡位键与压力底座尾部的卡位槽间隙配合，进而限制探头底端轴向的旋转和xy平面的平动，使得探头底端能沿其轴向平动；探头底端和探头磁端间通过螺纹连接，其中探头底端为内螺纹，探头磁端为外螺纹。

技术领域

本发明涉及涂层测厚仪，尤其是涉及利用霍尔效应测量铁基表面上非磁性涂层的探头。

背景技术

现有的磁性测厚方法，主要通过测量磁路磁阻的变化来间接地测量涂层的厚度，即当探头与涂层接触时，探头与磁性金属基体构成一条闭合磁路，由于非磁性涂层的存在，往探头内线圈通入高频正弦激励信号时，磁路磁阻变化，可以通过这一变化来计算得到涂层的厚度。

现有的磁性非磁性通用电涡流测厚方法为：当探头与被测试样接触时，探头装置所产生的高频电磁场，使置于探头下的金属导体产生涡流，其振幅和相位是导体与探头之间非导电覆盖层厚度的函数。即该涡流产生的交变电磁场会改变探头参数，而探头参数变量的大小则取决于涂镀层的厚度。通过测量探头参数变量的大小，并将这一电信号转换处理，即可得到被测涂镀层的厚度值。

传统的磁性测量方法与电涡流测量方法都是通过线圈式结构，以高频正弦激励信号为输入信号来产生电磁场进而测量涂层的厚度。

目前在国内典型涡流测厚仪如时代集团公司研制的TT230型数宇式覆层测厚仪是国内率先实现仪器主机与探头一体化，待测基体最小曲率半径为凸3mm,凹10mm，基体最小而积的直径Φ5mm，基体临界厚度为0.3mm。国外先进的涂层测厚仪，如Quanix1500型测厚仪，它实现了同一仪器兼顾磁性与涡流两种测厚原理，通过主机正反两侧各自独立的镶有红宝石探针的内置式测头，即可应用磁性方法测量钢铁等磁性基体上非磁性涂镀层厚度，也可应用涡流方法测量铝、铜等非磁性金属基体上非导电覆盖层厚度。其涡流法的测量范围为0～200μm，测量精度2％～5％。

发明内容

本发明的目的是提供成本低、精度高的利用霍尔效应测量铁基表面上非磁性涂层的探头。

本发明设有探头底端、探头磁端、压力底座、压力上盖、弹簧和接触底座；所述探头底座和探头磁端为测量部分，压力底座、压力上盖和弹簧为机械装置，压力底座与压力上盖通过螺纹连接，其中压力底座为外螺纹，压力上盖为内螺纹；所述弹簧嵌于探头磁端的尾部和压力上盖的尾柱之间，探头底端的尾部设有2个突出的卡位键，探头底端尾部的卡位键与压力底座尾部的卡位槽间隙配合，进而限制探头底端轴向的旋转和xy平面的平动，使得探头底端能沿其轴向平动；探头底端和探头磁端间通过螺纹连接，其中探头底端为内螺纹，探头磁端为外螺纹。

本发明内嵌有线性霍尔芯片以及永久磁铁，霍尔芯片嵌在探头底端，探头底端直接与铁基表面贴合；永久磁嵌在探头磁端的头部，永久磁铁通过螺纹与探头底端配合。

所述探头磁端的头部嵌有1个D5*1和磁铁表磁强度为1200Gauss的圆形铷铁硼永久磁。若铁基等磁性金属基体较厚(>1000um)或涂层较厚(>2cm)时，可在探头磁端再嵌入一个同规格同型号的磁铁来加强磁性。探头底端嵌有线性霍尔芯片，根据不同的需求采用不同的型号：霍尼韦尔SS495A2芯片用于高精度测量，霍尼韦尔SS496A1芯片用于大量程测量，霍尼韦尔SS495A1芯片用于高稳定测量。所述霍尔芯片可置于永久磁之下，基体之上。所述霍尔芯片可采用霍尼韦尔公司的SS495A1芯片、SS496A1芯片、SS495A2芯片等中的一种。所述磁铁与霍尔芯片表面存在间隙可为2mm。