СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2012 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля методом вихревых токов и может быть использовано для измерения толщин тонких неферромагнитных покрытий из висмута, свинца, цинка, кобальта, кадмия и их сплавов, имеющих меньшую электропроводность, чем неферромагнитные основания из меди, латуней, бронз, серебра и т.п. Кроме того, способ может быть использован для измерения толщин покрытий изделий с шероховатой и (или) криволинейной поверхностью, а также имеющих неэлектропроводное покрытие в виде лака, краски и т.п.

Перечисленные материалы и сплавы широко применяются в электротехнической промышленности. При этом толщины покрытий Т_п как правило, малы - от 0,5 до 21 мкм [1]. Электропроводность покрытий σ_п обычно лежит в диапазоне (6-9,5) МСм/м, а электропроводность оснований σ_о может составлять (16-60) МСм/м. Таким образом, относительная электропроводность оказывается меньше единицы, σ_п/σ_о=(0,11-0,55). Основания зачастую оказываются малоразмерными изделиями с зоной измерения диаметром 2…5 мм, с неплоскими формами, например цилиндрическими, с диаметром D (2-10 мм), трубчатыми при минимальной толщине стенки до 0,3 мм, в том числе с шероховатой поверхностью R_z=5-15 мкм. Кроме того, на готовые изделия иногда наносятся дополнительные неэлектропроводные покрытия - лаки, краски и т.п. Таким образом, особенности задачи измерения толщины покрытия в рассматриваемых условиях состоят в том, что:

- электропроводность покрытия оказывается близкой и меньше электропроводности основания, что в существенной степени затрудняет измерения;

- кривизна изделий, их шероховатость и дополнительные покрытия в существенной степени влияют на контакт измерителя с объектом измерений и, соответственно, на точность измерений.

Эти особенности предъявляют повышенные требования к тщательности выбора способов и средств измерений.

Известен способ измерения свойств металлических покрытий [2], заключающийся в том, что катушкой индуктивности в материале покрытия при разных зазорах h между измерителем и объектом измерения возбуждают импульсный ток с частотой, обеспечивающей максимальную степень зависимости от нее контролируемых теплофизических параметров, измеряют температуру материала покрытия, по которой судят о теплофизических свойствах покрытия, а по выходным электрическим сигналам вихретокотеплового преобразователя судят об информативных параметрах материала покрытия.

Недостатками данного способа являются низкие точность и скорость измерений, связанные со сложностью быстрого и точного измерения температурных показателей материала. Способ определения информативных параметров материала покрытия, например толщины, в патенте [2] не рассматривается.

Известны приборы для измерения толщин, в том числе электропроводящих неферромагнитных покрытий на электропроводящих неферромагнитных основаниях, в частности PosiTector 6000 NAS2 Standard [3], Pocket-Surfix [4] и другие. Такие приборы предназначены для измерения толщины неферромагнитных покрытий при условии, что электропроводность покрытия выше электропроводности основания: σ_п/σ_о=6-30, например медь на нержавеющей стали, серебро на латуни и т.п.

Таким образом, недостаток указанных устройств состоит в ограниченности области применения с точки зрения соотношения характеристик материалов оснований и покрытий.

Наиболее близким к заявляемому является способ вихретокового измерения толщины покрытий [5], заключающийся в том, что для зондирований подают гармонический сигнал выбранной частоты на обмотку возбуждения, установленную на середине ферритового сердечника, снимают сигналы с одинаковых измерительной и компенсационной обмоток, установленных на противоположных концах ферритового сердечника, находят их разностный сигнал и измеряют его фазу φ, при зондированиях объекта измерений прижимают к нему конец ферритового стержня с измерительной обмоткой.

Известно [6], что возможности применения вихретоковых способов, использующих измерения фазы разностного сигнала, существенно ограничены из-за низкой чувствительности в области покрытий толщиной до 20 мкм. Особенно для случая σ_п/σ_о=(0,11-0,55).

Задачей заявляемого способа является измерение толщины тонких неферромагнитных металлических покрытий, нанесенных на неферромагнитные основания, в том числе в условиях, когда электропроводность покрытия меньше электропроводности основания, с возможностью измерения объектов с шероховатыми покрытиями и (или) криволинейными поверхностями, а также имеющих дополнительное неэлектропроводное покрытие.

Для решения поставленной задачи в способе вихретокового измерения толщины металлических покрытий, заключающемся в том, что для зондирований подают гармонический сигнал выбранной частоты на обмотку возбуждения, установленную на середине ферритового сердечника, снимают сигналы с одинаковых измерительной и компенсационной обмоток, установленных на противоположных концах ферритового сердечника, находят их разностный сигнал и измеряют его фазу φ, при зондированиях объекта измерений прижимают к нему конец ферритового стержня с измерительной обмоткой, выбирают оптимальную f_опт частоту обмотки возбуждения из соотношения:

f_опт≈(0,3…0,7)/(π µ₀ σ_п Т² _пmax),

где µ₀ - магнитная постоянная; σ_п - электропроводность покрытия; Т_пmax - максимальная толщина покрытия,

перед началом измерений балансируют измерительную и компенсационную обмотки, добиваясь нулевого разностного сигнала при отсутствии объекта измерений, устанавливают прокладку из неферромагнитного металла, близкого по электропроводности к материалу покрытия, между ферритовым стержнем и объектом измерений, толщину прокладки выбирают так, чтобы при ориентировочно известных параметрах исследуемого объекта и ферритового стержня с обмотками обеспечить максимальную расчетную чувствительность амплитудно-фазовых характеристик разностного сигнала от толщины покрытия объекта, при зондированиях измеряют дополнительно амплитуду А разностного сигнала, градуируют измеритель, для чего зондируют мерные объекты, имеющие характеристики, близкие к исследуемому объекту, с несколькими известными толщинами Т_п покрытия и при нескольких известных значениях зазоров h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью мерных объектов, сохраняют зависимость амплитуд и фаз разностных сигналов от толщин покрытия и зазоров А,φ(Т_п, h), зондируют исследуемый объект, вычисляют толщину покрытия Т_п и зазор h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта по измеренным значениям амплитуды и фазы разностного сигнала у исследуемого объекта, используя зависимость А,φ(Т_п, h).

Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы:

Фиг.1 - вихретоковый измеритель, где

1 - обмотка возбуждения;

2 - ферритовый стержень;

3 - измерительная обмотка;

4 - компенсационная обмотка;

5 - объект измерения;

6 - покрытие;

7 - основание;

8 - прокладка;

9 - балансировочная схема;

10 - вход балансировки;

11 - вихретоковый преобразователь;

12 - блок детектирования.

Фиг.2 - зависимость комплексного разностного сигнала от толщины покрытия.

Фиг.3 - зависимость комплексного разностного сигнала от толщины покрытия и высоты измерителя над поверхностью объекта измерений.

Фиг.4 - измеритель над шероховатой поверхностью объекта измерений.

Фиг.5 - измеритель над округлой поверхностью объекта измерений.

Фиг.6 - структурная схема устройства измерения толщины покрытия, где:

13 - микроконтроллер;

14 - устройство управления и индикации.

Для измерений толщины покрытий, как правило, используют вихретоковые преобразователи, Фиг.1. Принцип их действия состоит в том, что при зондировании на обмотку возбуждения 1 подают гармонический сигнал u_в выбранной частоты f. Поле, возникающее в ферритовом сердечнике 2, вызывает появление сигналов u_и и u_к в одинаковых измерительной 3 и компенсационной 4 обмотках, соответственно. Эти сигналы поступают на балансировочную схему 9, где вычитаются. При отсутствии объекта исследования сигналы равны u_и=u_к=u₀, а разностный сигнал измерительной 3 и компенсационной 4 обмоток (Δu)=(u_и-u_к) на выходе балансировочной схемы 9 равен нулю. Если конец ферритового сердечника 2, на котором расположена измерительная обмотка 3, прижать к объекту исследования 5, то сигнал u_и изменяет амплитуду А и фазу φ в зависимости от толщины покрытия Т_п и высоты (зазора) h вихретокового преобразователя над объектом измерения, электропроводности материалов покрытия σ_п и основания σ_о и других параметров. Разностный сигнал измерительной 3 и компенсационной 4 обмоток Δu поступает на блок детектирования 12. Сигнал u_к с компенсационной обмотки 4 используется в качестве опорного. На выходе блока детектирования формируются сигналы, пропорциональные модулю амплитуды A(T_п, h) и фазы φ(T_п, h) разностного сигнала. Эти сигналы, Фиг.2, могут быть изображены в комплексной плоскости . Корректное использование этих сигналов позволяет определить искомые характеристики Т_п и h. Для решения этой задачи необходимо выбрать оптимальные параметры вихретокового преобразователя.

Для расчета параметров измерительного преобразователя удобно использовать обобщенный параметр , где R - эквивалентный радиус обмотки возбуждения 1; σ_и - интегральная электропроводность объекта измерений; µ₀ - магнитная постоянная. Для измерения малоразмерных объектов следует выбирать минимальные из технически реализуемых размеры ферритового стержня. Если ферритовый стержень 2 имеет диаметр 1 мм, то эквивалентный радиус обмотки возбуждения 1 может составлять R=0,5…0,7 мм. Вариация Т_п будет приводить к изменению интегрального значения электропроводности σ_и в зоне измерения и, соответственно, параметра β. Для обеспечения приемлемой чувствительности величину β(σ_п) следует выбирать на уровне порядка 5…30 [7].

В общем случае глубина проникновения вихревых токов 8, определяющая максимальную измеряемую толщину покрытия Т_пmax и минимальную толщину основания T_omin, равна: , где σ - электропроводность материала (покрытия или основания).

В соответствии с [8] диапазон измерения Т_пmax=(0,6…0,8)δ, а минимальная допустимая толщина основания T_оmin=2,5δ. Из указанных выше соотношений следует, что оптимальное значение частоты преобразователя равно:

Для обеспечения оптимального β значение эквивалентного радиуса R обмотки возбуждения для вихретокового фазового преобразователя необходимо выбирать из условия:

Рассмотрим подробнее заявляемый способ оценки толщины покрытия объекта измерения на основе амплитуды A(T_п, h) и фазы φ(T_п, h) разностного сигнала.

Вектор комплексного относительного разностного напряжения может быть рассчитан теоретически по формулам [9]:

при

где - модуль напряжения на выходе измерительной обмотки при отсутствии объекта измерений, R_В - радиус обмотки возбуждения; R_И -радиус измерительной обмотки; z_и, z_в - расстояние от измерительной обмотки и обмотки возбуждения до поверхности изделия соответственно; J_i(λR_i) - функция Бесселя первого порядка; λ - параметр преобразования; М - коэффициент начальной взаимоиндукции между обмотками; ω=2πf -круговая частота тока возбуждения; U_К - напряжение на выходе компенсационной обмотки. При расчетах можно принять радиусы обмоток равными радиусу ферритового сердечника [10].

На Фиг.2 на комплексной плоскости представлена рассчитанная в соответствии с (2) зависимость (линия а-b-c-d-e) комплексного относительного разностного напряжения от толщины покрытия - в виде вещественной RE(U*_P) и мнимой IM(U*_P) составляющих для оловянно-свинцового покрытия медного основания, при h=0. В точке а Т_п=0, а в точке е Т_п=∞. На участке а-b в диапазоне Т_п=(0…15) мкм фаза φ практически не изменяется, а линия a-b-c-d-e совпадает с линией Н, которая характеризует изменение комплексного относительного разностного напряжения при увеличении высоты h между ферритовым стержнем и измеряемым объектом, т.е. покрытия такой толщины с точки зрения вихретоковых измерений воспринимаются как зазор. Таким образом, участок а-b оказывается малоинформативным и не пригоден для измерения толщины покрытия Т_п. На участке b-с указанная чувствительность возрастает, но не достаточна для точного измерения толщины покрытия Т_п. Наконец после точки с при реализуемых на практике точностях измерения фазы φ и амплитуды А появляется возможность измерять Т_п=(0…15) мкм с абсолютной погрешностью на уровне ±(1…1,5) мкм. Для обеспечения возможности измерения толщины тонких покрытий (в диапазоне толщин 0…20 мкм) необходимо перенести начало измерений в точку с, например, путем установки, Фиг.1, прокладки 8 из материала, соответствующего или близкого по электропроводности материалу покрытия 6 (например, сплава олово-свинец), толщиной порядка Т_пр=(15-60) мкм, между ферритовым стержнем 2 и объектом измерения 5 (покрытием 6). На Фиг.2 показано, что при установке прокладки толщиной 55 мкм в точке с Т_п=0 и годограф при изменении Т_п от нуля до Т_пmax будет располагаться между точками с-е.

На Фиг.3 представлено семейство зависимостей при разных значениях h. Эти зависимости могут быть рассчитаны теоретически, но большей точности измерений можно добиться за счет градуировки реальных приборов на образцовых объектах.

Существенными отличиями заявляемого способа являются следующие.

Выбирают оптимальную f_опт частоту обмотки возбуждения из соотношения (1). Такой выбор частоты позволяет выбрать наилучшие условия для измерения искомых параметров объекта измерений.

В прототипе частота обмотки возбуждения выбирается оператором исходя из параметров материала объекта исследований, требований по разрешающей способности и т.п., однако конкретные рекомендации по выбору частоты не рассматриваются.

Перед началом измерений балансируют измерительную и компенсационную обмотки, добиваясь нулевого разностного сигнала при отсутствии объекта измерений, что позволяет исключить влияние различных (параметрических, температурных и т.п.) источников нестабильности работы.

В прототипе балансировка не проводится.

Устанавливают прокладку из неферромагнитного металла близкого по электропроводности к материалу покрытия между ферритовым стержнем и объектом измерений, а толщину прокладки выбирают так, чтобы при ориентировочно известных параметрах исследуемого объекта и ферритового стержня с обмотками обеспечить максимальную расчетную чувствительность амплитудно-фазовых характеристик (5) разностного сигнала от толщины покрытия объекта (Фиг.2). Указанные действия позволяют добиться удовлетворительной чувствительности измерителя в сложных условиях измерения материалов, близких по свойствам.

В прототипе вопросы чувствительности измерителя не рассматриваются.

При зондированиях измеряют дополнительно амплитуду А разностного сигнала, что позволяет использовать амплитудно-фазовую характеристику разностного сигнала, т.е. более полную информацию о свойствах объекта измерений.

В прототипе измеряют только фазу разностного сигнала.

Градуировка измерителя путем зондирования мерных объектов, имеющих характеристики, близкие к исследуемому объекту, с несколькими известными толщинами Т_п покрытия и при нескольких известных значениях зазоров h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью мерных объектов и сохранение зависимости амплитуд и фаз разностных сигналов от толщин покрытия и зазоров А,φ(Т_п, h) позволяет получить зависимость, изображенную на Фиг.2, и за счет этого проводить измерения с учетом конкретных материалов и условий измерений.

В прототипе градуировка не предусмотрена.

Определяют толщину покрытия и зазор между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта по измеренным значениям амплитуды и фазы исследуемого объекта с использованием указанной зависимости А,φ(Т_п, h). Толщина покрытия является искомым параметром объекта измерения для всех подобных устройств, однако в данном случае появляется возможность измерения тонких покрытий, которые не способны измерить известные авторам другие способы и устройства. Возможность измерения зазора между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта позволяет оценивать толщину диэлектрического покрытия, например лака, краски и т.п., нанесенного на объект измерений, уточнять толщину покрытия при наличии шероховатости и (или) кривизны объекта исследования.

В прототипе определяют только толщину, причем не тонких покрытий.

Рассмотрим возможность реализации заявляемого способа.

Для зондирований подают гармонический сигнал u_в выбранной частоты f_опт на обмотку возбуждения 1, установленную на середине ферритового сердечника 2, снимают сигналы с одинаковых обмоток компенсационной 3 - u_к и измерительной 4 - u_и, установленных на противоположных концах ферритового сердечника 2. На практике для упрощения обработки вместо u_и удобнее снимать разностный сигнал Δu=u_к-u_и с балансировочной схемы 9. Находят фазу φ и амплитуду А разностного сигнала .

При изготовлении измерителя балансируют измерительную 4 и компенсационную 3 обмотки, добиваясь нулевого разностного сигнала на выходе балансировочной схемы 9 при отсутствии объекта измерений 5.

По известным характеристикам материалов основания 5 и покрытия 6 измеряемого объекта 7 по формулам (2) рассчитывают зависимость и определяют необходимую толщину прокладки 8 так, чтобы обеспечить максимальную расчетную чувствительность амплитудно-фазовых характеристик разностного сигнала от толщины покрытия Т_п объекта измерения 7. Устанавливают прокладку 8 из неферромагнитного металла, близкого по электропроводности к материалу покрытия 6, между ферритовым стержнем 2 и объектом измерений 5.

Градуируют измеритель, для чего зондируют мерные объекты, имеющие характеристики, близкие к исследуемому объекту, с несколькими известными толщинами Т_п покрытия и при нескольких известных значениях зазоров h между ферритовым стержнем 2 с прокладкой 8 и поверхностью мерных объектов 5. В результате получают градуировочную зависимость А,φ(Т_п, h), которую сохраняют. Эта зависимость позволяет решить обратную задачу: по известным значениям А и φ найти Т_п и h.

Зондируют исследуемый объект 5, измеряют амплитуду А и фазу φ разностного сигнала , по которым с использованием сохраненной зависимости А,φ(Т_п, h) определяют толщину покрытия Т_п и зазор h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта.

Таким образом, знание величины зазора h позволяет определить толщину покрытия Т_п, в том числе и для объектов с дополнительным неэлектропроводящим покрытием (лак, краска и т.п.), имеющих шероховатость металлического покрытия R_z (Фиг.5) и криволинейные поверхности (радиус r - Фиг.6), поскольку все эти факторы могут рассматриваться как эквивалентный зазор h_э [11].

Рассмотрим устройство, реализующее заявляемый способ, Фиг.1, 6.

Вихретоковый преобразователь 11 содержит ферритовый стержень 2, на который намотаны обмотки возбуждения 1, измерительная 3 и компенсационная 4. На конце стержня 2 установлена прокладка 8. Для зондирований стержень 2 с прокладкой 8 прижимают к измеряемому объекту 5, состоящему из основания 7 с покрытием 6. Заметим, что на Фиг.1, 6 для наглядности не соблюден масштаб, поскольку при толщине стержня в единицы миллиметров, толщина прокладки 8 и покрытия 6 может составлять десятки микрометров. Балансировочная схема 9 выполнена в виде цифроуправляемого от входа 10 резистора и позволяет выставить нулевой разностный сигнал измерительной 3 и компенсационной 4 обмоток. Блок детектирования 12 содержит амплитудный и фазовый детекторы, позволяющие определить амплитуду и фазу разностного сигнала измерительной и компенсационной обмоток, которые зависят от толщины покрытия и высоты вихретокового преобразователя над поверхностью объекта, т.е. А,φ(Т_п, h). Микроконтроллер 14 содержит цифроаналоговый преобразователь для формирования сигнала U_в для обмотки возбуждения и аналого-цифровые преобразователи для приема сигналов, пропорциональных амплитуде и фазе А,φ(Т_п, h) разностного сигнала. Микроконтроллер снабжен пультом управления и индикации 14, с которого производится задание режимов работы измерителя и отображаются результаты измерений.

При изготовлении производится балансировка измерителя. Для этого зондируют пространство без объекта и, изменяя через вход балансировки 10 код балансировочной схемы 9 от микроконтроллера 13, добиваются нулевых разностных сигналов на выходе блока детектирования 12.

Перед началом измерений необходимо иметь априорную информацию об электропроводностях основания σ_о и покрытия σ_п, предполагаемых их толщинах Т_пmax, T_оmin.

Вычисляют оптимальную частоту возбуждения f_опт, используя соотношение (1).

По соотношениям (2) строят теоретическую линию a-b-c-d-e, Фиг.2, и определяют необходимую толщину прокладки Т_пр. Устанавливают прокладку 6 на конец сердечника 2 вихретокового преобразователя 11.

При зондированиях микроконтроллер 13 формирует меандр с частотой f_опт, который после сглаживания на фильтре нижних частот (на Фиг.6 не показан) в виде синусоидального сигнала u_в подается на обмотку возбуждения 1. Снимают сигналы Δu и u_к с балансировочной схемы 9 и компенсационной 4 обмоток соответственно. По полученным сигналам блок детектирования формирует сигналы, пропорциональные амплитуде и фазе разностного сигнала А,φ(Т_п, h).

Установка соответствующей прокладки и градуировка измерителя могут производиться в процессе изготовления прибора, если его назначение и условия применения априорно известны, или непосредственно перед измерениями. Градуировка прибора представляет процедуру установки чувствительности с использованием комплекта мер толщины покрытия Т_п на основании. Калибровка по зазору осуществляется, например, путем наклеивания на меры толщины слоев диэлектрической пленки известной толщины. При градуировке производятся зондирования, определяются амплитуды А и фазы φ разностных сигналов при известных толщинах покрытия и Т_п и зазорах h. Полученные результаты А,φ(Т_п, h) сохраняются в постоянном запоминающем устройстве микроконтроллера 13. Впоследствии это постоянное запоминающее устройство используется как функциональный преобразователь для решения обратной задачи: T_п,h(А,φ).

Зондируют исследуемый объект, измеряют амплитуду и фазу разностного сигнала, определяют толщину покрытия Т_п и зазор h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта с использованием описанного функционального преобразователя.

Для исследуемых объектов с шероховатыми покрытиями и (или) криволинейными поверхностями измеренная величина зазора h характеризует с степень шероховатости R_z и(или) кривизны r.

Таким образом, заявляемый способ является технически реализуемым и позволяет проводить измерения толщины покрытий в указанных условиях.

Устройства, разработанные в соответствии с изложенным выше, позволяют производить измерение толщины неферромагнитных металлических покрытий с электропроводностью от 6 до 9,5 МСм/м на неферромагнитных основаниях из цветных металлов с электропроводностью от 16 до 60 МСм/м. Минимальный диаметр оснований d_min=2 мм, максимальная шероховатость R_zmin=20 мкм. Основная допустимая погрешность измерения толщины покрытия ΔТ_п не более ±(1…2) мкм.

Источники информации

1. Бабаджанов Л.С., Бабаджанова М.Л. Метрологическое обеспечение измерений толщины покрытий. - М.: «Издательство стандартов», 2004. - 264 с.

2. Патент RU 2351924 Вихретокотепловой способ контроля параметров сверхтонких металлопокрытий.

3. http://www.ndtprom.ru/product/positector_6000nrs2.html.

4. http://www.graco-spb.ru/control/p_surfix.html.

5. Патент RU 2384839 Вихретоковый измеритель.

6. Дорофеев А.Л., Никитин А.И., Рубин А.Л. Индукционная толщинометрия. - М.: «Энергия», 1978. - 184 с.

7. «Неразрушающий контроль». Справочник в 8 томах под общей редакцией В.В Клюева, Том 2, Книга 2, «Вихретоковый контроль», 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2006. - 688 с.

8. ISO 21968. Non-magnetic metallic coatings on metallic and nonmetallic basis materials - Measurement of coatings thickness - Phasesensitive eddy-current method.

9. «Неразрушающий контроль». Справочник в 8 томах под общей редакцией В.В Клюева, Том 2, Книга 2, «Вихретоковый контроль», 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2006. - 688 с.

10. Дорофеев А.Л., Никитин А.И., Рубин А.Л. Индукционная толщинометрия. - М.: «Энергия», 1978. - 184 с.

11. Сясько В.А., Ивкин А.Е. Вихретоковая толщинометрия неферромагнитных металлических покрытий на изделиях из цветных металлов // Мир измерений, 2010, №6, стр.18-23.

Способ вихретокового измерения толщины тонких неферромагнитных металлических покрытий заключается в том, что для зондирований подают гармонический сигнал выбранной частоты на обмотку возбуждения, установленную на средине ферритового сердечника, снимают сигналы с одинаковых измерительной и компенсационной обмоток, установленных на противоположных концах ферритового сердечника, находят их разностный сигнал и измеряют его фазу φ, при зондированиях объекта измерений прижимают к нему конец ферритового стержня с измерительной обмоткой, согласно изобретению выбирают оптимальную частоту обмотки возбуждения из соотношения: f_опт=(0,3…0,7)/(π µ₀ σ_п Т² _пmax), где µ₀ - магнитная постоянная; σ_п - электропроводность покрытия; Т_пmax - максимальная толщина покрытия, перед началом измерений балансируют измерительную и компенсационную обмотки, добиваясь нулевого разностного сигнала при отсутствии объекта измерений, устанавливают прокладку из неферромагнитного металла, близкого по электропроводности к материалу покрытия, между ферритовым стержнем и объектом измерений, толщину прокладки выбирают так, чтобы при ориентировочно известных параметрах исследуемого объекта и ферритового стержня с обмотками обеспечить максимальную расчетную чувствительность амплитудно-фазовых характеристик разностного сигнала от толщины покрытия объекта, при зондированиях измеряют дополнительно амплитуду А разностного сигнала, градуируют измеритель, для чего зондируют мерные объекты, имеющие характеристики, близкие к исследуемому объекту, с несколькими известными толщинами Т_п покрытия и при нескольких известных значениях зазоров h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью мерных объектов, сохраняют зависимость амплитуд и фаз разностных сигналов от толщин покрытия и зазоров А, φ(Т_п h), зондируют исследуемый объект, вычисляют толщину покрытия Т_п и зазор h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта по измеренным значениям амплитуды А и фазы φ разностного сигнала, используя зависимость А, φ(Т_п h). Обеспечивается возможность измерения толщины тонких неферромагнитных металлических покрытий, нанесенных на неферромагнитные основания, в том числе в условиях, когда электропроводность покрытия меньше электропроводности основания, с возможностью измерения объектов с шероховатыми покрытиями и (или) криволинейными поверхностями, а также имеющих дополнительное неэлектропроводное покрытие. 6 ил.

Способ вихретокового измерения толщины тонких неферромагнитных металлических покрытий, заключающийся в том, что для зондирований подают гармонический сигнал выбранной частоты на обмотку возбуждения, установленную на середине ферритового сердечника, снимают сигналы с одинаковых измерительной и компенсационной обмоток, установленных на противоположных концах ферритового сердечника, находят их разностный сигнал и измеряют его фазу φ, при зондированиях объекта измерений прижимают к нему конец ферритового стержня с измерительной обмоткой, отличающееся тем, что выбирают оптимальную f_опт частоту обмотки возбуждения из соотношения f_опт=(0,3…0,7)/(π µ₀ σ_п Т² _пmax), где µ₀ - магнитная постоянная; σ_п - электропроводность покрытия; T_пmax - максимальная толщина покрытия, перед началом измерений балансируют измерительную и компенсационную обмотки, добиваясь нулевого разностного сигнала при отсутствии объекта измерений, устанавливают прокладку из неферромагнитного металла, близкого по электропроводности к материалу покрытия между ферритовым стержнем и объектом измерений, толщину прокладки выбирают так, чтобы при ориентировочно известных параметрах исследуемого объекта и ферритового стержня с обмотками обеспечить максимальную расчетную чувствительность амплитудно-фазовых характеристик разностного сигнала от толщины покрытия объекта, при зондированиях измеряют дополнительно амплитуду А разностного сигнала, градуируют измеритель, для чего зондируют мерные объекты, имеющие характеристики, близкие к исследуемому объекту, с несколькими известными толщинами Т_п покрытия и при нескольких известных значениях зазоров h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью мерных объектов сохраняют зависимость амплитуд и фаз разностных сигналов от толщин покрытия и зазоров А, φ(Т_п, h), зондируют исследуемый объект, вычисляют толщину покрытия Т_п, зазор h между ферритовым стержнем с прокладкой и поверхностью покрытия объекта по измеренным значениям амплитуды А и фазы φ разностного сигнала, используя зависимость А, φ(Т_п, h).