ES2297737T3 - Procedimiento para la determinacion sin contacto del espesor de una capa de material conductor electrico. - Google Patents
Procedimiento para la determinacion sin contacto del espesor de una capa de material conductor electrico. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2297737T3 ES2297737T3 ES05766821T ES05766821T ES2297737T3 ES 2297737 T3 ES2297737 T3 ES 2297737T3 ES 05766821 T ES05766821 T ES 05766821T ES 05766821 T ES05766821 T ES 05766821T ES 2297737 T3 ES2297737 T3 ES 2297737T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- measurement
- value
- coil
- distance
- inductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
- G01B7/10—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance
- G01B7/105—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance for measuring thickness of coating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Procedimiento para la determinación sin contacto del espesor de una capa (20) de material conductor eléctrico, dispuesto sobre un componente de construcción (17) de material ferromagnético, asimismo, mediante al menos una bobina exploradora (14) por la cual fluye una corriente alterna, y dispuesta sobre un cuerpo de bobina (13), cuyas modificaciones de inductividad son evaluadas, se llevan a cabo los siguientes pasos de medición: - determinación del valor de inductividad L0, d, f1 de la bobina (14) en una medición, exclusivamente respecto de un componente de construcción (17) como objeto de medición de material ferromagnético, asimismo a la bobina (14) le es suministrada una primera frecuencia de corriente alterna f1y la distancia entre el cuerpo de bobina (13) y el objeto de medición es igual a d, - determinación del valor de inductividad L0, d, f2 de la bobina (14) en una medición, exclusivamente respecto de un componente de construcción (17) como objeto de medición de material ferromagnético, asimismo a la bobina (14) le es suministrada una segunda frecuencia de corriente alterna f2y la distancia entre el cuerpo de bobina (13) y el objeto de medición es igual a d, - conversión del valor de inductividad obtenido L0, d, f2 en un valor característico no dimensional K; - conversión del valor característico K mediante una curva característica de distancia al valor de la distancia d; - determinación del valor de inductividad Lx, d, f1 de la bobina (14) en una medición respecto de la capa a ser determinada (20), asimismo a la bobina (14) le es suministrada una primera frecuencia de corriente alterna f1y la distancia entre el cuerpo de bobina (13) y el componente de construcción revestido (17) es igual a d, - conversión de los valores de inductividad obtenidos L0, d, f1 y Lx, d, f1 en un valor de medición no dimensional Me; - conversión del valor de medición Me mediante un haz de curvas de ajuste, bajo consideración del valor obtenido de la distancia d en un valor de espesor de capa a.
Description
Procedimiento para la determinación sin contacto
del espesor de una capa de material conductor eléctrico.
La presente invención se basa en el
procedimiento conocido por la memoria DE 196 52 750 C2 para la
determinación sin contacto del espesor de una capa de material
conductor eléctrico, especialmente una capa de cromo. El
procedimiento se basa en una combinación de principio de
inductividad y de corriente en remolino. Para la realización del
procedimiento de medición, mediante un resorte se presiona un
sensor, compuesto por una bobina y un cuerpo de bobina, contra la
superficie de un componente de construcción a ser medido. Varios
pasos de medición y evaluación, en los que una corriente alterna
fluye por la bobina y cuya modificación de inductividad es
evaluada, conducen a la determinación del de la capa. Los errores
de medición que se presentan en este procedimiento, ocasionados,
por ejemplo, por variaciones de la composición material del
componente de construcción, o por diferencias en la distancia,
ocasionadas por suciedad o abrasión, entre la bobina y el componente
de construcción, pueden ser reducidos a través de la introducción
de un valor normal. De ese modo también se garantiza una asignación
unívoca del valor de inductividad medido y el correspondiente
espesor de capa.
La memoria WO- A- 99 58 923 describe un
procedimiento para la determinación del espesor de una capa
conductora de un sustrato ferromagnético, mediante una bobina por
la cual fluye una corriente alterna. En él primero se mide la
inductividad de la bobina a una frecuencia determinada respecto de
un sustrato no revestido, y luego la inductividad de la bobina en
la misma frecuencia respecto del sustrato revestido. Estos valores
de medición son convertidos a un valor no dimensional que mediante
una curva de ajuste se convierte en el espesor de capa.
El procedimiento acorde a la invención para la
determinación del espesor de una capa de material conductor
eléctrico con las características de la reivindicación
independiente, tiene la ventaja de que se posibilita una medición
sin contacto. De ese modo se facilita un procedimiento rápido y
cuidadoso para el objeto de medición Además se elimina el peligro
de un daño del sensor y/o de la superficie.
Además, en las mediciones con contacto conocidas
hasta ahora, el objeto de medición con la capa a ser analizada se
coloca sobre un cuerpo de bobina alojado con resorte y se lo
presiona contra él, para garantizar un contacto planoparalelo del
objeto de medición con el cuerpo de bobina. En ese procedimiento los
cables conectores de la bobina que conducen a la bobina acompañan
inevitablemente al movimiento y por ello pueden quebrarse tras
repetidas mediciones por un fuerte desgaste. En caso de una medición
sin contacto acorde a la invención se evita un movimiento del
cuerpo de bobina y con ello un quiebre de los cables conectores de
la bobina.
En el caso de una medición sin contacto, en
principio puede ser problemática una tolerancia de terminación no
despreciable del objeto de medición. A causa de una tolerancia de
terminación no igual a cero posiblemente entre medición y medición
varía la luz, es decir, la distancia entre el cuerpo de bobina y con
ello la bobina y el objeto de medición. Una adulteración de los
resultados de medición originada por ello es reducida ampliamente
por el procedimiento acorde a la invención, de modo que el objeto de
medición no debe ser presionado contra el cuerpo de bobina en cada
ciclo de medición, para evitar una variación de la distancia.
A su vez el procedimiento presenta también todas
las ventajas que brinda el procedimiento del estado de la técnica.
Especialmente las piezas fabricadas en una producción masiva pueden
ser evaluadas en un procedimiento de medición continuo.
Por las medidas mencionadas en las
reivindicaciones dependientes, son posibles otros ventajosos
perfeccionamientos y mejoras del procedimiento indicado en la
reivindicación independiente.
Un ejemplo de ejecución de la invención está
representado en el dibujo y comentado en las siguientes
descripciones.
La figura 1 muestra una construcción esquemática
del dispositivo de medición.
En la figura 2 está representado el desarrollo
de la inductividad L de la bobina exploradora en el espesor a de la
capa a ser determinada a diferentes distancias y en diferentes
composiciones materiales \alpha o \beta del material que se
encuentra debajo de la capa a ser determinada.
En la figura 3 está representada la relación de
las diferentes distancias utilizadas en la figura 2, entre la
bobina exploradora y el objeto de medición.
La figura 4 muestra la dependencia de la
inductividad de la bobina de la luz (distancia entre el cuerpo de
bobina y el objeto de medición), del espesor de la capa y de la
frecuencia aplicada.
En la figura 5 está trazada la inductividad de
la bobina y el parámetro en la distancia cuerpo de
bobina-objeto de medición.
La figura 6 muestra un haz de curvas de ajuste
con múltiples curvas de ajuste, en dicho haz cada una se aplica a
una distancia d concreta y diferente entre sí.
El procedimiento de medición acorde a la
invención se basa en el denominado principio de inductividad y de
corriente en remolino. Un posible dispositivo para la realización
del procedimiento es conocido por la memoria DE 196 52 750 C2. En
la figura 1 está representada la construcción de un sensor 10
utilizado para dicho procedimiento. En esta representación un
componente de construcción 17 está colocado sobre un cuerpo de
bobina 13, contrario a esto, en el procedimiento acorde a la
invención es posible una medición in contacto. El sensor 10 está
dispuesto en la muesca 11 de un cuerpo base 12 y consiste en un
cuerpo de bobina 13 sobre el cual está dispuesta una bobina 14 a
través de la cual fluye una corriente alterna. La bobina 14 puede,
ejemplo, estar configurada como bobina plana o bobina anular. El
cuerpo de bobina 13 consiste preferentemente en material no
conductor eléctrico ni ferromagnético, por ejemplo, plástico, y es
introducido casi sin rozamiento en la muesca 11. El componente de
construcción 17 a ser controlado está insertado en un cuerpo guía
18, que posiciona entre sí al componente de construcción 17 y a la
bobina 14. Mediante un resorte 19 el cuerpo de bobina 13, y con
ello la bobina 14, son presionados contra la superficie del
componente de construcción 17, lo cual no es necesario en el
procedimiento acorde a la invención. La superficie presenta la capa
a ser determinada 20. En el caso del componente de construcción 17
se puede tratar, por ejemplo, de la tubuladora de una válvula de
inyección, asimismo la capa 20 representa en ese caso una capa de
cromo. Si a través de la bobina 14 fluye una corriente alterna,
entonces se genera un campo magnético alterno, que atraviesa tanto
la capa de cromo tanto como la capa de material que se encuentra
debajo, de material ferromagnético del componente de construcción
17.
En la capa de cromo sólo actúa entonces el
efecto de remolino, mientras que en el material ferromagnético del
componente de construcción 17 actúan los efectos inductivo y de
remolino. A continuación se detallan individualmente los efectos de
medición respectivos que se presentarían si la otra pieza respectiva
no estuviera presente. Si a través de la bobina 14 fluyera una
corriente alterna y el campo magnético alterno de la bobina 14
detectara un buen material conductor eléctrico pero no
ferromagnético, es decir, sólo la capa de cromo fuera detectada por
el campo magnético alterno de la bobina 14, actúa sólo el denominado
efecto de remolino. A causa de los remolinos que se forman en el
buen
material conductor eléctrico pero no ferromagnético, se obtiene una reducción de la inductividad de la bobina 14.
material conductor eléctrico pero no ferromagnético, se obtiene una reducción de la inductividad de la bobina 14.
A continuación se describirá el efecto del campo
magnético de la bobina 14 atravesada por una corriente alterna
sobre el material ferromagnético que se halla frente a ella, es
decir, en el material del componente de construcción 17. El campo
magnético alterno de la bobina 14 a través de la cual fluye una
corriente alterna detecta el material del componente de
construcción 17. Cabe mencionar que en caso del material
ferromagnético conductor eléctrico actúa tanto el efecto
ferromagnético como así también el efecto de remolino. Mientras que
el efecto de remolino provoca una reducción de la inductividad de
la bobina exploradora 14, el efecto ferromagnético, también
denominado efecto inductivo en esta memoria, produce un incremento
de la inductividad de la bobina exploradora 14. Cuál de los dos
efectos predomina, depende en primer lugar de la frecuencia de la
corriente alterna que fluye por la bobina 14, y de la composición
material del componente de construcción 17. Si se transmiten estos
dos efectos de medición al componente de construcción 17 con la capa
de cromo, se puede determinar que cuanta más gruesa es la capa de
cromo, con mayor debilidad se forma el campo magnético, y por ello
es más débil la inductividad de la bobina 14. En la figura 2 está
indicada con \alpha1 una curva de medición correspondiente, que
representa el recorrido decreciente de la inductividad de la bobina
exploradora 14 en el espesor a de la capa de cromo que se
incrementa.
Sin embargo, el recorrido de la curva de
medición de la inductividad L en el espesor de la capa a depende de
la composición material del componente de construcción 17, es decir,
por ejemplo, de la resistencia eléctrica, la permeabilidad del
material y de la distancia entre el cuerpo de bobina 13 o la bobina
14 y la superficie que debe medirse. Si, por ejemplo, se modifica
la distancia entre la bobina exploradora 14 y la capa de cromo,
condicionada a causa de suciedad o por desgaste, se obtienen
diferentes curvas características del recorrido de la inductividad
L en el espesor de la capa a. En la figura 2 están representados
diferentes ejemplos. Las curvas características \alpha1,
\alpha2, \alpha3 y \alpha4 representan aquí el recorrido de la
inductividad L en el espesor de la capa a en caso de diferentes
distancias entre la bobina exploradora 14 y la capa de cromo a ser
evaluada, pero con la misma composición material del componente de
construcción 17. En la figura 3 está representada la amplitud de la
distancia \alpha entre la bobina 14 y la capa de cromo a ser
evaluada. Se puede observar que la distancia de \alpha1 a
\alpha4 es cada vez mayor. Las curvas características \beta1 a
\beta4 significan, a su vez, una variación de la distancia entre
la bobina exploradora y la capa de cromo a ser evaluada, con una
segunda composición material del componente de construcción 17. A
partir de un diagrama acorde a la figura 2 se puede reconocer que a
un valor de inductividad L medido se le pueden asignar múltiples
espesores de capa posibles.
Se conoce por el estado de la técnica la
realización de una normalización de los valores de inductividad,
que arroja como resultado un valor de medición asignable
unívocamente y elimina los errores de medición descritos
anteriormente. En total se realizan para ello tres mediciones:
Respectivamente una medición previa y una posterior con del objeto
de medición y una medición para la normalización exclusivamente
respecto de una capa de material conductor eléctrico. No es
necesario realizar la medición para la normalización para cada
ejemplar. En principio alcanza, en su lugar, realizar sólo una
medición para la normalización en un cambio de sensor y
eventualmente ajustar temporalmente a intervalos los equipos de
medición.
El procedimiento acorde a la invención ahora
también posibilita una medición sin contacto. Un problema
fundamental en una medición sin contacto es la variación de la
distancia entre el cuerpo de bobina 13 y con ello, de la bobina y
el objeto de medición. En esta memoria la distancia cuerpo de bobina
13 - objeto de medición también es denominada "distancia" o
"luz". En la variación de la distancia influye la tolerancia de
terminación diferente a cero del componente de construcción como
objeto de medición. En la práctica la tolerancia de terminación es
igual a, por ejemplo, 0,2 mm., en el caso de tubuladoras de
válvulas de inyección. Suponiendo que la disposición de medición
posee una tolerancia mínima de 0,1 mm., entonces la luz, es decir,
la distancia entre el cuerpo de bobina 13 y el componente de
construcción 17 puede variar entre uno y otro ejemplar de 0,1 mm. a
0,3 mm. La distancia mínima es entonces aquí igual a 0,1 mm. y la
distancia máxima, a 0,3 mm. Si para la determinación sin contacto
de un espesor de la capa el procedimiento se lleva a cabo acorde a
los pasos de medición y evaluación conocidos por el estado de la
técnica, las desviaciones de distancia, en condiciones de medición
favorables, sólo pueden empeorar levemente la exactitud de la
medición. Sin embargo, debe realizarse la medición para la
formación en cada medición, incluyendo las mediciones previa y
posterior. Con las siguientes explicaciones del método de doble
frecuencia se demuestra cómo el espesor de la capa puede ser
determinado con suficiente exactitud pese a las desviaciones de la
luz, sin tener que posicionar en el sensor una pieza normalizada en
cada ciclo de medición y realizar una medición para la
normalización.
El procedimiento acorde a la invención para la
determinación del espesor de una capa se lleva a cabo, como se
conoce por el estado de la técnica, en varios pasos de medición y
evaluación. Antes del revestimiento del componente de construcción
17 se determina, en una denominada primera medición previa, un valor
de inductividad L_{0,d,f1} de la bobina 14. En este caso el
primer factor "0" en el valor de inductividad L_{0,d,f1} se
refiere al espesor del revestimiento (0 = sin revestimiento), el
segundo factor "d" el valor actual de la distancia entre el
cuerpo de bobina 13 y el componente de construcción 17 (d a ser
determinado), y finalmente el tercer factor "f1" la primera
frecuencia de corriente alterna f1, que fluye a través de la bobina
14 (f1 se ajusta). Durante la medición la bobina 14 está orientada
hacia la superficie del componente de construcción 17 orientada
hacia la bobina 14 (superficie de medición), asimismo entre el
cuerpo de bobina 13 y la superficie del componente de construcción
17 se conforma una distancia d. El valor exacto d de la distancia
aún no es conocido en este momento y por ello todavía debe ser
determinado. se lleva a cabo una medición sólo respecto del
material del componente de construcción 17. La frecuencia de
corriente alterna f1 con que se alimenta a la bobina 14, es una
frecuencia del campo de la alta frecuencia, un valor adecuado es,
por ejemplo, 4 MHz. El valor de inductividad L_{0,d,f1} depende
también de la composición del componente de construcción 17,
especialmente de sus características magnéticas y eléctricas. Esta
composición del componente de construcción 17 puede variar en una
fabricación en serie. Por ello debe determinarse el valor de
inductividad L_{0,d,f1} al comienzo del procedimiento de medición
para cada uno de los componentes de construcción 17 y también debe
almacenarse en una memoria de datos, de modo que pueda ser
asignado.
La primera medición previa de alta frecuencia
sirve para la determinación de un primer valor normalizado. Como
complemento para esto ahora se realiza, difiriendo del procedimiento
acorde al estado de la técnica, una segunda medición previa con una
segunda corriente alterna f2. La segunda frecuencia de corriente
alterna f2 es una frecuencia del campo de la baja frecuencia, un
valor adecuado es, por ejemplo, 5 KHz. La primera y la segunda
medición previa son realizadas con la misma disposición
prácticamente al mismo tiempo, dado que el cambio de la frecuencia
de corriente alterna f1 a la frecuencia de corriente alterna f2 se
realiza en fracciones de segundos. El valor de inductividad
L_{0,d,f2} obtenido sirve para la determinación de la distancia d
entre el cuerpo de bobina 13 y el componente de construcción 17.
La selección de las dos frecuencias de
diferentes campos de frecuencia para diferentes fines se explica a
partir de la figura 4. En la figura 4 reconocemos la dependencia de
la inductividad L de la bobina 14 de la distancia entre el cuerpo
de bobina 13 y el objeto de medición, del espesor de la capa a y de
la frecuencia de corriente alterna aplicada f. Los pares de curvas
1, 2, 3 y 4 muestran el desarrollo de los valores de inductividad
en el caso de diferentes valores de distancia d = 0 mm., 0,1 mm.,
0,2 mm. y 0,3 mm. Para cada valor de distancia d se llevaron a cabo
mediciones sin revestimiento y con revestimiento de a = 7 cromo PM,
asimismo en la figura 4 las curvas, que representan las mediciones
sin revestimiento, están provistas de puntos o marcas similares en
las curvas. El desarrollo de los valores de inductividad de la
bobina 14 en un amplio campo de frecuencias en el caso cuatro
diferentes distancias d, respectivamente con componentes
estructurales 17 sin revestimiento y con revestimiento con 7 cromo
PM deja en claro que mayoritariamente en el campo de la baja
frecuencia, por ejemplo, 30 kHz, una modificación en la distancia
genera una carrera de medición grande, y en el campo de alta
frecuencia, por ejemplo, 3 MHz, una modificación del espesor de capa
origina una carrera de medición grande.
A modo de ejemplo fueron trazadas la carrera de
medición 5 originada por una modificación del espesor de capa en el
caso de una distancia de d = 0 mm. y la carrera de medición 6 en el
caso de otra distancia d = 0,3 mm. Para simplifica un intercambio
de sensores es conveniente y útil no convertir el valor de
inductividad obtenido en la segunda medición previa L_{0,d,f2}
directamente a un valor de distancia, sino pasarlo primero,
mediante un algoritmo a un valor característico no dimensional k.
Este valor característico K es luego convertido a un valor de
distancia d concreto, mediante una curva característica de
distancia, previamente tomada y almacenada. El valor característico
K es determinado mediante la ecuación 1:
[1]K = A \cdot
\frac{L_{0,d,f2} - L_{0,max,f2}}{L_{0,min,f2} +
L_{0,max,f2}}
en
donde:
- L_{0,d,f2} =
- valor de inductividad de la segunda medición previa
- L_{0,min,f2} =
- valor de inductividad en caso de una distancia mínima entre el cuerpo de bobina 13 y el objeto de medición
- L_{0,max,f2} =
- valor de inductividad en caso de una distancia máxima entre el cuerpo de bobina 13 y el objeto de medición
- A =
- coeficiente constante.
Ambos valores de inductividad extremos
L_{0,min,f2} y L_{0,max,f2} de la bobina 14 se obtienen en una
distancia d mínima o máxima respectivamente, entre el cuerpo de
bobina 13 y el componente de construcción 17 o en general, de un
objeto de medición. Por ejemplo, la distancia mínima puede ser igual
a 0,1 mm., y la distancia máxima, a 0,3 mm. En la figura 5 la
inductividad L de la bobina 14 y del valor característico K
determinado por la ecuación 1 es aplicada en la distancia d. Como
podemos ver en el desarrollo de la inductividad 7 o de la curva
característica de distancia 8, la inductividad o el valor
característico es mayor en el caso de una distancia mínima y se
reduce de manera constante al aumentar la distancia.
Si en el caso de la segunda medición previa el
valor de la distancia d es igual a la distancia máxima, entonces
naturalmente desaparece la diferencia L_{0,d,f2} - L_{0,max,f2}
y el valor característico es igual a cero. Una vez tomada la curva
característica de distancia, siempre puede ser utilizada para la
conversión de un valor característico K a un valor de la distancia
d. No es necesario, especialmente en el caso de un intercambio de
sensor 10, y con él de la bobina 14, tomar nuevamente una curva
característica de distancia si las medidas de bobina geométricas,
relevantes para la técnica de medición, sólo difieren dentro de
ciertos límites. En un caso así es suficiente si se llevan a cabo
las mediciones para la determinación de L_{0,max,f2} y
L_{0,min,f2} y almacenar los valores. El factor constante A puede
ser cualquier cifra positiva, prácticamente, A es un múltiplo de
10, por ejemplo, 100.
Posteriormente se provee al componente de
construcción 17 de una capa de cromo en un equipo de revestimiento
correspondiente. Después se realiza una tercera medición, es decir,
una denominada medición posterior, que se lleva a cabo en el mismo
lugar del componente de construcción 17 que la medición previa
mencionada anteriormente. El dispositivo de medición, a su vez,
debe constituirse de modo que la distancia d sea la misma en las
mediciones previa y posterior. Así se obtiene un valor de
inductividad _{Lx,d,f1} de la bobina exploradora 14, asimismo el
primer factor "x" se refiere al valor a determinarse del
espesor de la capa a, el segundo factor "d" a la distancia
entre el cuerpo de bobina 13 y el componente de construcción
revestido 17 y el tercer factor "f1" a la frecuencia de
corriente alterna fl aplicada a la bobina 14. El valor de
inductividad L_{x,d,f1} es determinado entre otros por el espesor
de la capa de cromo y por la composición material del componente de
construcción 17. Debe asegurarse que ambos valores de inductividad
obtenidos L_{0,d,f1}, L_{x,d,f1} sean asignables cada uno
unívocamente al mismo componente de construcción 17.
Estos dos valores de inductividad L_{0,d,f1},
L_{x,d,f1} son convertidos en un valor normalizado mediante un
algoritmo, es decir, en una cifra característica no dimensional
asignable a un correspondiente espesor de la capa. Este valor
normalizado se denomina aquí valor de medición Me. Para poder
realizar esta configuración del valor normalizado, deben ser
determinados los valor de inductividad L_{\infty,AB,f1} y
L_{0,AB,f1} o ya se han medido y almacenado. El valor de
inductividad L_{\infty,AB,f1} se obtiene cuando en un objeto de
medición se lleva a cabo una medición exclusivamente respecto de la
capa de cromo, asimismo el valor de la distancia d entre el cuerpo
de bobina 13 y el objeto de medición es igual a AB. La superficie
del objeto de medición debe, a su vez, presentar una capa de cromo
tan ancha que cubre prácticamente todo el campo magnético de la
bobina 14, de modo que la materia prima ferromagnética del objeto de
medición no puede verse afectada ni por el efecto inductivo ni por
el efecto remolino. En el objeto de medición eventualmente también
se podría utilizar como reemplazo otro material conductor
eléctrico, pero no ferromagnético, en lugar de cromo. El valor de
inductividad L_{0,AB,f1} se obtiene cuando se lleva a cabo una
medición exclusivamente respecto de en un objeto de medición de
material ferromagnético, asimismo el valor de la distancia d entre
el cuerpo de bobina 13 y el objeto de medición es igual a AB. Para
ambos valores de inductividad L_{\infty,AB,f1} y L_{0,AB,f1} se
aplica la alta frecuencia de corriente alterna f1.
Correspondientemente a la ecuación 2 se determina el valor nominal o
el valor de medición Me:
[2]M_{e} \ = \
B \cdot \frac{L_{x,d,f1} - L_{0,d,f1}}{L_{\infty,AB,f1} -
L_{0,AB,f1}}
en
donde:
- L_{x,d,f1} =
- valor de inductividad de la medición posterior
- L_{0,d,f1} =
- valor de inductividad de la primera medición previa
\newpage
- L_{\infty,AB,f1} =
- valor de inductividad de la bobina 14 en una medición, exclusivamente respecto de un objeto de medición de material conductor eléctrico, asimismo el valor de la distancia d entre el cuerpo de bobina 13 y el objeto de medición es igual a AB.
- L_{0,AB,f1} =
- valor de inductividad de la bobina 14 en una medición, exclusivamente respecto de un objeto de medición de material ferromagnético, asimismo el valor de la distancia d entre el cuerpo de bobina 13 y el objeto de medición es igual a AB.
- B =
- coeficiente constante.
El coeficiente constante B puede ser cualquier
cifra positiva, en la práctica B es un múltiplo de 10, por ejemplo
1000. Como un valor posible AB de la distancia d entre el cuerpo de
bobina 13 y el objeto de medición se puede seleccionar la mitad del
valor de la suma de la distancia mínima y máxima entre el cuerpo de
bobina 13 y el objeto de medición. Un valor típico en la práctica
es igual a AB = 0,2 mm. Acorde a la ecuación anterior (2), con
estos valores concretos para el coeficiente constante B y AB y los
valores de inductividad medidos, y contrariamente al procedimiento
de medición convencional del estado de la técnica con sólo una curva
de ajuste, se toman múltiples curvas de ajuste, que se aplican,
cada una, para una distancia d concreta diferente entre sí. Como
parámetro sirve aquí, a su vez, la distancia. La totalidad de las,
por ejemplo, doce curvas de ajuste, conforma un haz de curvas de
ajuste representado en la figura 6. Cada una de las curvas de ajuste
representa un valor de distancia determinado y muestra, para este
valor de distancia, el desarrollo del espesor de la capa a en un
área de los valores normalizados. En la conversión del valor de
medición Me en un espesor de la capa a, naturalmente se selecciona,
del haz de curvas de ajuste, aquella curva de ajuste cuyo valor de
parámetro de distancia presenta la menor desviación respecto de la
distancia a ser determinada d. En el caso ideal la desviación menor
es igual a cero.
Este procedimiento de medición puede ser
aplicado si las características eléctricas y magnéticas de los
componentes a medir son lo suficientemente constantes respecto de
cada ejemplar. Se recomienda verificar esta constancia.
En las mediciones inductivas del espesor de la
capa con corriente alterna, la posición de medición debe estar
dispuesta de modo tal que no se origine una adulteración de la señal
de medición a través de impedancias de acople inductivas o
capacitivas, en caso de que se haga contacto con ella, o ella es
modificada por un acople electromagnético (se debe prestar atención
a la problemática de la conexión a tierra). Depende del tipo de
construcción del equipo de medición y de la frecuencia de la
portadora, si se configura una falla relevante de medición por
contacto. En ese caso se aplica tendencialmente: cuanto mayor la
frecuencia de la portadora, tanto mayor es el peligro de que se
originen fallas por contacto. (Estas relaciones también se aplican
para los procedimientos de medición descritos en la memoria DE 196
52 750 C2 y en otras memorias, que trabajan con el mismo principio
básico físico).
Respecto de esto cabe mencionar aún la siguiente
advertencia: No sólo el contacto directo de los dispositivos de
medición y del sensor pueden conducir a fallas en la medición, sino
también el contacto indirecto. Un ejemplo para el contacto
indirecto: Los cables de alimentación del dispositivo de medición al
sensor se encuentran sobre o cerca de una placa de metal. Si se
toca esa placa de metal, esto puede conducir a fallas en la
medición, aún en caso de que el punto de contacto se encuentre
relativamente lejos de las posiciones de los cables. Si fuera
necesario se debe evitar la generación de este tipo de fallas en la
medición mediante métodos conocidos.
Claims (10)
1. Procedimiento para la determinación sin
contacto del espesor de una capa (20) de material conductor
eléctrico, dispuesto sobre un componente de construcción (17) de
material ferromagnético, asimismo, mediante al menos una
bobinaexploradora (14) por la cual fluye una corriente alterna, y
dispuesta sobre un cuerpo de bobina (13), cuyas modificaciones de
inductividad son evaluadas, se llevan a cabo los siguientes pasos de
medición:
- -
- determinación del valor de inductividad L_{0,d,f1} de la bobina (14) en una medición, exclusivamente respecto de un componente de construcción (17) como objeto de medición de material ferromagnético, asimismo a la bobina (14) le es suministrada una primera frecuencia de corriente alterna f1y la distancia entre el cuerpo de bobina (13) y el objeto de medición es igual a d,
- -
- determinación del valor de inductividad L_{0,d,f2} de la bobina (14) en una medición, exclusivamente respecto de un componente de construcción (17) como objeto de medición de material ferromagnético, asimismo a la bobina (14) le es suministrada una segunda frecuencia de corriente alterna f2y la distancia entre el cuerpo de bobina (13) y el objeto de medición es igual a d,
- -
- conversión del valor de inductividad obtenido L_{0,d,f2} en un valor característico no dimensional K;
- -
- conversión del valor característico K mediante una curva característica de distancia al valor de la distancia d;
- -
- determinación del valor de inductividad Lx_{,d,f1} de la bobina (14) en una medición respecto de la capa a ser determinada (20), asimismo a la bobina (14) le es suministrada una primera frecuencia de corriente alterna f1y la distancia entre el cuerpo de bobina (13) y el componente de construcción revestido (17) es igual a d,
- -
- conversión de los valores de inductividad obtenidos L_{0,d,f1} y L_{x,d,f1} en un valor de medición no dimensional Me;
- -
- conversión del valor de medición Me mediante un haz de curvas de ajuste, bajo consideración del valor obtenido de la distancia d en un valor de espesor de capa a.
2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1,
caracterizado porque el valor característico no dimensional K
se determina mediante la siguiente ecuación:
[1]K = A \cdot
\frac{L_{0,d,f2} - L_{0,max,f2}}{L_{0,min,f2} +
L_{0,max,f2}}
en
donde:
- L_{0,d,f2} =
- valor de inductividad de la segunda medición previa
- L_{0,min,f2} =
- valor de inductividad en caso de una distancia mínima entre el cuerpo de bobina (13) y el objeto de medición
- L_{0,max,f2} =
- valor de inductividad en caso de una distancia máxima entre el cuerpo de bobina (13) y el objeto de medición
- A =
- coeficiente constante.
3. Procedimiento acorde a la reivindicación 2,
caracterizado porque el coeficiente A es igual a 100.
4. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el valor de
medición no dimensional Me se determina mediante la siguiente
ecuación:
[2]M_{e} \ = \
B \cdot \frac{L_{x,d,f1} - L_{0,d,f1}}{L_{\infty,AB,f1} -
L_{0,AB,f1}}
en
donde:
- L_{x,d,f1} =
- valor de inductividad de la medición posterior
- L_{0,d,f1} =
- valor de inductividad de la primera medición previa
\newpage
- L_{\infty,AB,f1} =
- valor de inductividad de la bobina (14) en una medición, exclusivamente respecto de un objeto de medición de material conductor eléctrico, asimismo el valor de la distancia d entre el cuerpo de bobina (13) y el objeto de medición es igual a AB.
- L_{0,AB,f1} =
- valor de inductividad de la bobina (14) en una medición, exclusivamente respecto de un objeto de medición de material ferromagnético, asimismo el valor de la distancia d entre el cuerpo de bobina (13) y el objeto de medición es igual a AB.
- B =
- coeficiente constante.
5. Procedimiento acorde a la reivindicación 4,
caracterizado porque el coeficiente constante B es igual a
1000.
6. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la primera
frecuencia de corriente alterna f1 es una frecuencia del campo de
la alta frecuencia, por ejemplo, 4 MHz.
7. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la segunda
frecuencia de corriente alterna f2 es una frecuencia del campo de
la baja frecuencia, por ejemplo, 5 KHz.
8. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque como valor AB de
la distancia d se selecciona la mitad del valor de la suma de la
distancia mínima y máxima entre el cuerpo de bobina (13) y el
objeto de medición.
9. Procedimiento acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el haz de curvas
de ajuste presenta múltiples curvas de ajuste, que se aplican
respectivamente a una distancia concreta, diferentes entre sí.
10. Procedimiento acorde a la reivindicación 9,
caracterizado porque para la conversión del valor de medición
Me se selecciona, del haz de curvas de ajuste, aquella curva de
ajuste en un valor de espesor a, cuyo valor de parámetro de
distancia presenta la menor desviación respecto de la distancia a
ser determinada d.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102004034081A DE102004034081A1 (de) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Verfahren zur berührungsfreien Bestimmung einer Dicke einer Schicht aus elektrisch leitendem Material |
| DE102004034081 | 2004-07-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2297737T3 true ES2297737T3 (es) | 2008-05-01 |
Family
ID=34972713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES05766821T Expired - Lifetime ES2297737T3 (es) | 2004-07-15 | 2005-06-23 | Procedimiento para la determinacion sin contacto del espesor de una capa de material conductor electrico. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7248042B2 (es) |
| EP (1) | EP1774254B1 (es) |
| JP (1) | JP4423328B2 (es) |
| KR (1) | KR101175121B1 (es) |
| CN (1) | CN100498205C (es) |
| DE (2) | DE102004034081A1 (es) |
| ES (1) | ES2297737T3 (es) |
| WO (1) | WO2006005672A1 (es) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011151530A1 (fr) | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, S.L. | Procede et dispositif de mesure de l'epaisseur d'une couche de revetement sur une bande en defilement |
| US8903680B2 (en) * | 2010-12-10 | 2014-12-02 | The Boeing Company | Apparatus and method for evaluating layers in a multi-layer structure |
| FR2981741B1 (fr) * | 2011-10-20 | 2013-11-29 | Messier Bugatti Dowty | Procede de mesure d'epaisseur d'une couche de revetement par induction de champs magnetiques |
| CN109186448B (zh) * | 2018-10-13 | 2020-06-16 | 西安航天动力测控技术研究所 | 一种落销深度测试仪 |
| CN109855521B (zh) * | 2019-01-04 | 2020-08-04 | 清华大学深圳研究生院 | 霍尔探头有效测量位置的测定方法 |
| TR2022010876A2 (tr) * | 2022-06-30 | 2024-01-22 | Tusas Tuerk Havacilik Ve Uzay Sanayii Anonim Sirketi | Bir kalınlık ölçü sistemi. |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5017869A (en) * | 1989-12-14 | 1991-05-21 | General Electric Company | Swept frequency eddy current system for measuring coating thickness |
| CN2140514Y (zh) * | 1992-07-03 | 1993-08-18 | 中国石油天然气总公司管道局第二工程公司 | 钢质材料防腐层厚度测量仪 |
| CN2172857Y (zh) * | 1993-03-10 | 1994-07-27 | 北京工业大学 | 电涡流式炉衬厚度检测仪 |
| SE508354C2 (sv) * | 1996-07-05 | 1998-09-28 | Asea Atom Ab | Förfarande och anordning för bestämning av skikttjocklek |
| DE19652750C2 (de) | 1996-12-18 | 1999-12-02 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Bestimmung einer Dicke einer Schicht aus elektrisch leitendem Material |
| AU1405199A (en) | 1997-11-14 | 1999-06-07 | Jentek Sensors, Inc. | Multiple frequency quantitative coating characterization |
| DE19820546C1 (de) | 1998-05-08 | 1999-11-04 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Eliminierung von Meßfehlern bei der Bestimmung einer Dicke einer Schicht aus elektrisch leitendem Material |
| DE19908360A1 (de) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Micro Epsilon Messtechnik | Verfahren zum Betreiben eines Wirbelstromsensors und Wirbelstromsensor |
| JP2002533659A (ja) | 1998-12-18 | 2002-10-08 | マイクロ−エプシロン・メステヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カー・ゲー | 渦電流センサの作動方法及び渦電流センサ |
| US6366083B1 (en) * | 1999-09-17 | 2002-04-02 | Framatome Anp Inc. | Method for measuring the thickness of oxide layer underlying crud layer containing ferromagnetic material on nuclear fuel rods |
-
2004
- 2004-07-15 DE DE102004034081A patent/DE102004034081A1/de not_active Ceased
-
2005
- 2005-06-23 WO PCT/EP2005/052925 patent/WO2006005672A1/de not_active Ceased
- 2005-06-23 ES ES05766821T patent/ES2297737T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2005-06-23 CN CNB2005800237336A patent/CN100498205C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-23 JP JP2007520800A patent/JP4423328B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-23 EP EP05766821A patent/EP1774254B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2005-06-23 US US10/561,258 patent/US7248042B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-23 DE DE502005002585T patent/DE502005002585D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2005-06-23 KR KR1020077000918A patent/KR101175121B1/ko not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006005672A1 (de) | 2006-01-19 |
| CN100498205C (zh) | 2009-06-10 |
| JP4423328B2 (ja) | 2010-03-03 |
| DE102004034081A1 (de) | 2006-02-09 |
| KR101175121B1 (ko) | 2012-08-21 |
| US7248042B2 (en) | 2007-07-24 |
| EP1774254B1 (de) | 2008-01-16 |
| DE502005002585D1 (de) | 2008-03-06 |
| US20070096726A1 (en) | 2007-05-03 |
| KR20070039923A (ko) | 2007-04-13 |
| JP2008506933A (ja) | 2008-03-06 |
| CN1985145A (zh) | 2007-06-20 |
| EP1774254A1 (de) | 2007-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7710109B2 (en) | Method and apparatus for position detection | |
| US6646434B2 (en) | Magnetic encoder | |
| US6995556B2 (en) | Electromagnetic gage sensing system and method for railroad track inspection | |
| KR101844691B1 (ko) | 기계적 표면 응력 및/또는 미세 구조 상태를 결정하기 위한 센서 배열체 및 방법 | |
| JP6538984B2 (ja) | 線形変位センサ | |
| ES2297737T3 (es) | Procedimiento para la determinacion sin contacto del espesor de una capa de material conductor electrico. | |
| KR101997825B1 (ko) | 센서들 열에 대한 자석의 포지션을 결정하기 위한 방법 | |
| JP4814092B2 (ja) | ターゲット物体の経路を記録する装置及び方法 | |
| CN104553872B (zh) | 一种能够同时检测磁浮列车悬浮间距和运行速度的传感器 | |
| ES2296202T3 (es) | Procedimiento para la determinacion sin contactos de un grosor de capa mediante medicion de resistencia e inductividad de una bobina de sensor. | |
| CN101734172A (zh) | 一种能够补偿齿槽效应的磁浮列车悬浮间距传感器 | |
| CN109115095A (zh) | 一种非接触式R-test测量仪的结构参数优化方法 | |
| US20120223701A1 (en) | Linear position sensor | |
| CN103842811A (zh) | 用于在金属制造过程中金属材料的裂纹检测的装置 | |
| CN208984091U (zh) | 位置检测装置及致动器 | |
| JP5498633B2 (ja) | 検測方法及び装置 | |
| JP2015087390A (ja) | エンコーダ | |
| CN115066593B (zh) | 电感线性位移传感器 | |
| EP0876580B1 (en) | A method and a device for inductive measurement of measures and positions of objects of electrically conductive material | |
| US20100315071A1 (en) | Read head | |
| CN217133249U (zh) | 钢轨电流传感器及系统 | |
| JP2003035503A5 (es) | ||
| JP2023171249A (ja) | 誘導型の位置測定装置 | |
| EP2159534A1 (en) | Eccentricity gauge for wire and cable and method for measuring concentricity | |
| US20120160916A1 (en) | Read head |