JPH08320201A - 温度ドリフトを低減した膜厚測定装置 - Google Patents
温度ドリフトを低減した膜厚測定装置Info
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- JPH08320201A JPH08320201A JP7125268A JP12526895A JPH08320201A JP H08320201 A JPH08320201 A JP H08320201A JP 7125268 A JP7125268 A JP 7125268A JP 12526895 A JP12526895 A JP 12526895A JP H08320201 A JPH08320201 A JP H08320201A
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Landscapes
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度ドリフトを改善した金属板表面処理膜厚
測定装置を提供すること。 【構成】 磁性体コアー２０に巻回された１次コイル
（Ｌ1 ）は、入力端が正弦波発信器に接続された第１の
オペアンプ１２の出力に接続され、２次コイル（Ｌ2 ）
は第２のオペアンプ１３の入力端に接続され、第２のオ
ペアンプの出力信号を増幅して表示してなる膜厚測定装
置。
測定装置を提供すること。 【構成】 磁性体コアー２０に巻回された１次コイル
（Ｌ1 ）は、入力端が正弦波発信器に接続された第１の
オペアンプ１２の出力に接続され、２次コイル（Ｌ2 ）
は第２のオペアンプ１３の入力端に接続され、第２のオ
ペアンプの出力信号を増幅して表示してなる膜厚測定装
置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属板に施された表面処
理皮膜の厚さを測定する装置に関する。
理皮膜の厚さを測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】金属の防錆、絶縁あるいは
外観上の美観の目的で施す塗装皮膜あるいはメッキ皮膜
あるいはアルマイト膜の厚さは数μｍから数百μｍの広
範囲に及ぶ。この厚さを皮膜を傷つけることなく測定す
る装置として、プローブを磁性金属上の膜などに押し当
てることによりその膜厚を計測する電磁式膜厚計、及び
非磁性金属上の膜などに押し当てることによりその膜厚
を計測する渦電流膜厚計がある。図２に示す電磁式膜厚
計のセンサーが皮膜２５を有する磁性体素材２７に押し
当てられるとき、１次コイル２１と２次コイル２２とが
巻回された磁性体コア２０と磁性体素材２７との間の距
離、すなわちそれらの間に介在する皮膜２５の厚さに従
って、１次／２次コイルの自己インダクタンスＬ1 ，Ｌ
2 とそれらの間の相互インダクタンスＭが変化する。
外観上の美観の目的で施す塗装皮膜あるいはメッキ皮膜
あるいはアルマイト膜の厚さは数μｍから数百μｍの広
範囲に及ぶ。この厚さを皮膜を傷つけることなく測定す
る装置として、プローブを磁性金属上の膜などに押し当
てることによりその膜厚を計測する電磁式膜厚計、及び
非磁性金属上の膜などに押し当てることによりその膜厚
を計測する渦電流膜厚計がある。図２に示す電磁式膜厚
計のセンサーが皮膜２５を有する磁性体素材２７に押し
当てられるとき、１次コイル２１と２次コイル２２とが
巻回された磁性体コア２０と磁性体素材２７との間の距
離、すなわちそれらの間に介在する皮膜２５の厚さに従
って、１次／２次コイルの自己インダクタンスＬ1 ，Ｌ
2 とそれらの間の相互インダクタンスＭが変化する。
【０００３】図３は図２に示す１次／２次コイルの等価
回路であり、Ｒ1 ，Ｒ2 はそれぞれ１次／２次コイルが
有する抵抗、Ｍは相互インダクタンスである。これらイ
ンダクタンスの変化により影響されるコイル電流，電圧
を測定することにより、皮膜の厚さが求められる。
回路であり、Ｒ1 ，Ｒ2 はそれぞれ１次／２次コイルが
有する抵抗、Ｍは相互インダクタンスである。これらイ
ンダクタンスの変化により影響されるコイル電流，電圧
を測定することにより、皮膜の厚さが求められる。
【０００４】膜厚計のセンサーは、図４に示すように、
その断面の大きさに対して比較的大きな平らな素材４７
面上の皮膜の厚さを計測することが望ましいが、時には
図５に示すように、曲率半径の小さな曲面形状の素材５
７面上の皮膜、あるいは図６に示すように、表面積の小
さな素材６７上の皮膜の厚さを測定することも要求され
る。磁性体コア１０と素材とを通過する磁力線の状態が
異なれば、皮膜の厚さが同じであっても自己インダクタ
ンスと相互インダクタンスが変化し異なった測定値が表
示されてしまう。このような素材形状の影響を最小限に
抑えるため、極めて小型の膜厚計センサー及びセンサー
コイルを提供し、磁力線の分布範囲を限定することが望
まれる。他方、金属被膜の厚さを計測する場合、コイル
に流す電流の周波数を１００〜１０００Ｈｚに抑えるこ
とにより該金属被膜の内部に発生する渦電流を抑えるこ
とも必要であり、有限の回路素子の組み合わせにより効
果的な計測を行なうためにはコイルの巻数を多くする必
要がある。すなわちこれら二つの条件に起因して、細い
コイル線材を採用せざるを得ず、図３に示す抵抗Ｒ1 ,
Ｒ2 が、コイルの自己／相互インダクタンスＬ
1 , Ｌ2 、Ｍが作るリアクタンスと比較して大きくなっ
てしまうという問題点を引き起こす。
その断面の大きさに対して比較的大きな平らな素材４７
面上の皮膜の厚さを計測することが望ましいが、時には
図５に示すように、曲率半径の小さな曲面形状の素材５
７面上の皮膜、あるいは図６に示すように、表面積の小
さな素材６７上の皮膜の厚さを測定することも要求され
る。磁性体コア１０と素材とを通過する磁力線の状態が
異なれば、皮膜の厚さが同じであっても自己インダクタ
ンスと相互インダクタンスが変化し異なった測定値が表
示されてしまう。このような素材形状の影響を最小限に
抑えるため、極めて小型の膜厚計センサー及びセンサー
コイルを提供し、磁力線の分布範囲を限定することが望
まれる。他方、金属被膜の厚さを計測する場合、コイル
に流す電流の周波数を１００〜１０００Ｈｚに抑えるこ
とにより該金属被膜の内部に発生する渦電流を抑えるこ
とも必要であり、有限の回路素子の組み合わせにより効
果的な計測を行なうためにはコイルの巻数を多くする必
要がある。すなわちこれら二つの条件に起因して、細い
コイル線材を採用せざるを得ず、図３に示す抵抗Ｒ1 ,
Ｒ2 が、コイルの自己／相互インダクタンスＬ
1 , Ｌ2 、Ｍが作るリアクタンスと比較して大きくなっ
てしまうという問題点を引き起こす。
【数１】 Ｒ2 ≫ωＬ2 ……（１） 第７図は、従来の膜厚測定ブロック回路を示し、交流電
圧ｅ1 を１次コイルＬ 1 に印加することにより、膜厚に
応じて２次コイル側に現れる電圧ｅ2 を検出し演算処理
することにより皮膜の厚さとして表示する。
圧ｅ1 を１次コイルＬ 1 に印加することにより、膜厚に
応じて２次コイル側に現れる電圧ｅ2 を検出し演算処理
することにより皮膜の厚さとして表示する。
【数２】 ｅ1 ＝ｉ1 Ｒ1 ＋ｊωＬ1 ｉ1 ＋ｊωＭｉ2 ……（２） ｅ2 ＝ｉ2 Ｒ2 ＋ｊωＬ2 ｉ2 ＋ｊωＭｉ1 ……（３） 周知のごとく、コイルの主材料は銅であり、その抵抗Ｒ
1 ，Ｒ2 は大きな温度特性を有し、それに加えて上述の
自己インダクタンスＬ1 、Ｌ2 、相互インダクタンスＭ
も温度特性を有しており、計測される電圧ｅ2 の温度ド
リフトが非常に大きいという問題点を生じている。
1 ，Ｒ2 は大きな温度特性を有し、それに加えて上述の
自己インダクタンスＬ1 、Ｌ2 、相互インダクタンスＭ
も温度特性を有しており、計測される電圧ｅ2 の温度ド
リフトが非常に大きいという問題点を生じている。
【０００５】
【問題点解決のための手段、作用効果及び実施例】本発
明の目的は、温度ドリフトを改善した金属板表面処理膜
厚測定装置を提供することである。本発明によれば、金
属上の膜の厚さを測定するための膜厚測定装置であっ
て、磁性体センサーに巻回された１次コイルと２次コイ
ルと、前記磁性体センサーの前記１次コイルに交流信号
を送るための正弦波発信器と、出力端が前記１次コイル
に接続され、前記交流信号が前記１次コイルに流れるよ
うに入力端が前記正弦波発信器に接続された第１のオペ
アンプと、入力端が前記２次コイルに接続され、出力端
が他方の入力端に接続された第２のオペアンプと、前記
第２のオペアンプの前記出力端に接続され前記２次コイ
ルに誘起された交流信号を増幅して表示する増幅表示手
段とを有することを特徴とする膜厚測定装置が提供さ
れ、正の温度係数を有するリアクタンスと抵抗の影響が
相殺されて測定精度が向上する。
明の目的は、温度ドリフトを改善した金属板表面処理膜
厚測定装置を提供することである。本発明によれば、金
属上の膜の厚さを測定するための膜厚測定装置であっ
て、磁性体センサーに巻回された１次コイルと２次コイ
ルと、前記磁性体センサーの前記１次コイルに交流信号
を送るための正弦波発信器と、出力端が前記１次コイル
に接続され、前記交流信号が前記１次コイルに流れるよ
うに入力端が前記正弦波発信器に接続された第１のオペ
アンプと、入力端が前記２次コイルに接続され、出力端
が他方の入力端に接続された第２のオペアンプと、前記
第２のオペアンプの前記出力端に接続され前記２次コイ
ルに誘起された交流信号を増幅して表示する増幅表示手
段とを有することを特徴とする膜厚測定装置が提供さ
れ、正の温度係数を有するリアクタンスと抵抗の影響が
相殺されて測定精度が向上する。
【０００６】本発明のさらに詳細な構成は以下の説明に
よって明らかにされよう。第１図は、本発明による膜厚
測定装置の１実施例を示し、正弦波発振器１１は交流電
圧ｅ 1 を発生し、抵抗ＲＳ1 を介してオペアンプ１２に
加えられるとともに、抵抗Ｒ 1 を有する１次コイルＬ1
の一端に加えられ、１次コイルの他端はオペアンプ１２
の出力に接続される。抵抗Ｒ2 を有する２次コイルＬ2
は抵抗ＲＳ2 に接続され、その抵抗ＲＳ2 に現れる交流
電圧ｅ2 はオペアンプ１３の一つの入力に加えられ、オ
ペアンプ１３の出力は該オペアンプの他の入力に接続さ
れるとともに、増幅器１４に入力される。ここで増幅さ
れた信号はＡＣ／ＤＣ変換器により直流信号に変換さ
れ、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、演算
器１７により所定の演算を経て表示器１８に膜厚として
表示される。
よって明らかにされよう。第１図は、本発明による膜厚
測定装置の１実施例を示し、正弦波発振器１１は交流電
圧ｅ 1 を発生し、抵抗ＲＳ1 を介してオペアンプ１２に
加えられるとともに、抵抗Ｒ 1 を有する１次コイルＬ1
の一端に加えられ、１次コイルの他端はオペアンプ１２
の出力に接続される。抵抗Ｒ2 を有する２次コイルＬ2
は抵抗ＲＳ2 に接続され、その抵抗ＲＳ2 に現れる交流
電圧ｅ2 はオペアンプ１３の一つの入力に加えられ、オ
ペアンプ１３の出力は該オペアンプの他の入力に接続さ
れるとともに、増幅器１４に入力される。ここで増幅さ
れた信号はＡＣ／ＤＣ変換器により直流信号に変換さ
れ、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、演算
器１７により所定の演算を経て表示器１８に膜厚として
表示される。
【０００７】容易に理解されるように、図１の回路にお
いて、１次側コイルにおける電流と電圧との間の関係、
いて、１次側コイルにおける電流と電圧との間の関係、
【数３】 ｉ1 ＝ｅ1 ／ＲＳ1 ……（４） の中には、抵抗Ｒ1 の項がなくその温度ドリフトの影響
は解除されている。また、２次側のオぺアンプ１３とし
てＦＥＴ入力インピーダンスの大きいものを選択すると
き２次コイルに流れる電流ｉ2 のほとんど大部分は抵抗
ＲＳ2 を流れることになるため、
は解除されている。また、２次側のオぺアンプ１３とし
てＦＥＴ入力インピーダンスの大きいものを選択すると
き２次コイルに流れる電流ｉ2 のほとんど大部分は抵抗
ＲＳ2 を流れることになるため、
【数４】 ｉ2 ≒−ｅ2 ／ＲＳ2 ……（５） 従って、（３），（４），（５）式から、
【数５】 ｅ2 ≒ｊωＭｅ1 ／ＲＳ1 （１＋（Ｒ2 ＋ｊωＬ2 ）／ＲＳ2 ）……（６） （１）式を考慮して、
【数６】 ｅ2 ≒ｊωＭｅ1 ／ＲＳ1 （１＋Ｒ2 ／ＲＳ2 ） ……（７） この（７）式において、Ｍ，Ｒ2 ともに正の温度係数を
持つため、ＲＳ2 として適当な値を選択することによ
り、ＭとＲ2 が温度変化により同時に変動したときのｅ
2 の変動を小さくすることができる。この変動を現象的
に説明すれば、ｉ 1 により誘起される２次電圧をＲ2 と
ＲＳ2 で分圧し、Ｍが変動して電圧が変動し分をＲ2 の
変動によりＭの変動を相殺することである。
持つため、ＲＳ2 として適当な値を選択することによ
り、ＭとＲ2 が温度変化により同時に変動したときのｅ
2 の変動を小さくすることができる。この変動を現象的
に説明すれば、ｉ 1 により誘起される２次電圧をＲ2 と
ＲＳ2 で分圧し、Ｍが変動して電圧が変動し分をＲ2 の
変動によりＭの変動を相殺することである。
【０００８】２次側の交流電圧ｅ2 は、入力インピーダ
ンスの大きいオペアンプ１２を介して増幅器１４により
増幅され、ＡＣ／ＤＣ変換器１５により直流電圧に変換
され、Ａ／Ｄ変換器１６によりデジタル信号に変換後、
演算器１７にあらかじめ設定されている演算を経て皮膜
の厚さに換算され、表示器１８に表示される。本発明の
別の実施例として、膜厚信号を与える異なる信号処理回
路と置き換えることができることは容易に理解されよ
う。
ンスの大きいオペアンプ１２を介して増幅器１４により
増幅され、ＡＣ／ＤＣ変換器１５により直流電圧に変換
され、Ａ／Ｄ変換器１６によりデジタル信号に変換後、
演算器１７にあらかじめ設定されている演算を経て皮膜
の厚さに換算され、表示器１８に表示される。本発明の
別の実施例として、膜厚信号を与える異なる信号処理回
路と置き換えることができることは容易に理解されよ
う。
【０００９】表１は、従来の膜厚測定回路と本発明によ
る測定回路により同じ皮膜の厚さを測定した結果を示
し、所期の目的である温度ドリフトの改善の様子が１
０、２５、４０℃における厚さの測定結果として得られ
ている。すなわち、日陰か直射日光下といった測定場所
の変化、季節の変化、あるいは日変化に伴う温度変化に
対応して標準厚板によるキャリブレーション作業をやり
直す必要がなくなり、作業能率の向上、測定精度の向上
を図ることができる。
る測定回路により同じ皮膜の厚さを測定した結果を示
し、所期の目的である温度ドリフトの改善の様子が１
０、２５、４０℃における厚さの測定結果として得られ
ている。すなわち、日陰か直射日光下といった測定場所
の変化、季節の変化、あるいは日変化に伴う温度変化に
対応して標準厚板によるキャリブレーション作業をやり
直す必要がなくなり、作業能率の向上、測定精度の向上
を図ることができる。
【表１】 （鉄（ＳＳ４１）／プラスティックフィルムを恒温そう内で測定）
【図１】本発明による膜厚測定回路を示す図。
【図２】電磁式膜厚計センサーを示す図。
【図３】１次／２次コイルの等価回路を示す図。
【図４】望ましい皮膜厚さ計測を示す図。
【図５】曲率半径の小さな曲面形状の素材上の皮膜厚さ
計測を示す図。
計測を示す図。
【図６】表面積の小さな素材上の皮膜の厚さ計測を示す
図。
図。
【図７】従来の膜厚測定回路を示す図。
【符号の説明】 １１ 正弦波発信器 １２、１３ オペアンプ １４ 増幅器 １５ ＡＣ／ＤＣ変換器 １６ Ａ／Ｄ変換器 １７ 演算器 １８ 表示器 ２０ 磁性体コアー ２１ １次コイル ２２ ２次コイル ２７ 素材
Claims (3)
- 【請求項１】 金属上の膜の厚さを測定するための膜厚
測定装置であって、磁性体コアーに巻回された１次コイ
ルと２次コイルと、 前記磁性体センサーの前記１次コイルに交流信号を送る
ための正弦波発信器と、 出力端が前記１次コイルに接続され、前記交流信号が前
記１次コイルに流れるように入力端が前記正弦波発信器
に接続された第１のオペアンプと、 入力端が前記２次コイルに接続され、出力端が他方の入
力端に接続された第２のオペアンプと、 前記第２のオペアンプの前記出力端に接続され前記２次
コイルに誘起された交流信号を増幅して表示する増幅表
示手段を有することを特徴とする膜厚測定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の膜厚測定装置であって、
前記正弦波発信器と前記第１オペアンプとの間に接続さ
れた第１の抵抗を有し、前記第１の抵抗に流れる交流信
号の大部分は前記第１のコイルに流れるよう前記第１の
オペアンプの入力インピーダンスは十分大きいことを特
徴とする前記膜厚測定装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の膜厚測定装置で
あって、前記増幅表示手段はアナログ信号をデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル信号に所定
の演算を施すための演算器を有することを特徴とする前
記膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7125268A JPH08320201A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 温度ドリフトを低減した膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7125268A JPH08320201A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 温度ドリフトを低減した膜厚測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320201A true JPH08320201A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14905882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7125268A Pending JPH08320201A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 温度ドリフトを低減した膜厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320201A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020006355A (ko) * | 2000-07-12 | 2002-01-19 | 이구택 | 도금량 측정장치 |
| CN114167325A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-11 | 山东大学 | 一种用于原子磁力计的可控触发无磁加热系统及方法 |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP7125268A patent/JPH08320201A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020006355A (ko) * | 2000-07-12 | 2002-01-19 | 이구택 | 도금량 측정장치 |
| CN114167325A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-11 | 山东大学 | 一种用于原子磁力计的可控触发无磁加热系统及方法 |
| CN114167325B (zh) * | 2021-12-09 | 2022-08-26 | 山东大学 | 一种用于原子磁力计的可控触发无磁加热方法 |
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