JP2008506934A - センサコイルの抵抗およびインダクタンス測定により層厚を無接触に突き止めるための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はDE19652750C2から公知の、導電性の材料から成る層、殊にクロム層の厚さを無接触に突き止めるための方法から出発している。この方法は誘導および渦電流原理の組み合わせに基づいている。この測定法を実施するために、コイルおよびコイル体から成っているセンサがばねを用いて測定すべき部品の表面に対して押し付けられる。コイルに交流電流が流れかつそのインダクタンス変化が評価されるという複数の測定および評価ステップにより層の厚さが突き止められることになる。その際、例えば部品の材料特性の変動によるまたは汚れまたは摩耗によって生じる、コイルと部品との間の距離の差異が原因で発生する測定エラーは、正規値を導入して低減することができる。これにより測定されたインダクタンス値と相応の層厚との間の一義的な対応付けも保証される。
独立請求項の特徴部分に記載の構成を有する導電性の材料から成る層の厚さを突き止めるための本発明の方法は、無接触測定が可能になると言う利点を有している。これにより測定対象に優しい、高速な方法が用意される。更にセンサおよび/または表面損傷の危険性が取り除かれる。
次に、図面を参照しながら実施例に基づき本発明について詳しく説明する。
本発明の測定方法はいわゆるインダクタンス−渦電流測定原理に基づいている。この方法を実施するための装置の1形態はDE19652750C2から公知である。図1にはこのために使用されるセンサ10の構造が図示されている。この公報において部品17はコイル体13上に載置され、これに対して本発明の方法では無接触の測定が可能である。センサ10は基体12の切り欠き11に配置されておりかつコイル体13から成っており、コイル体に交流電流が流れるコイル14が取り付けられている。コイル14は例えばフラットコイルまたはリングコイルとして実現されていてよい。コイル体13は有利には非導電性でかつ非強磁性材料、例えば合成樹脂から成っており、かつほぼ摩擦なく切り欠き11にガイドされる。監視すべき部品17はガイド体18に挿入され、該ガイド体が部品17とコイル14を相互に位置整定する。ばね19を用いてコイル体13、従ってコイル14は部品17の表面に対して圧縮される。表面は突き止めるべき層20を有している。部品17は例えば噴射弁の管部であり、その場合には層20はクロム層である。コイル14に交流電流が流れると、交番磁場が生成される。この磁場はクロム層並びにその下方にある、部品17の強磁性の材料から成る材料層をも貫通する。その場合クロム層には渦電流効果のみが作用し、一方部品17の強磁性材料においては誘導および渦電流効果が有効である。次に、それぞれの別の部分が存在しないとした場合に生じるはずのそれぞれの測定効果について詳細に検討したい。コイル14に交流電流が貫流しかつコイル14の交番磁場が良導電性だが非強磁性の材料のみを検出する、すなわちクロム層10だけがコイル14の交番磁場によって捕捉検出されると、いわゆる渦電流効果だけが作用する。良導電性だが非強磁性の材料において形成される渦電流に基づいてコイル14のインダクタンスの低減が生じる。
Lx,d,f=後測定のインダクタンス値、
L0,d,f=前測定のインダクタンス値、
L∞,AB,f1=導電性材料から成る測定対象に対してのみの1回の測定におけるコイル14のインダクタンス値、ここでコイル体13と測定対象との間の距離の値はABであり、
L0,AB,f=強磁性材料から成る測定対象に対してのみの1回の測定におけるコイル14のインダクタンス値、ここでコイル体13と測定対象との間の距離の値はABであり、
B=一定の係数
である。
Claims (7)
- 強磁性材料から成る部品(17)に被膜されている、導電性の材料から成る層(20)の厚さを無接触に突き止めるための方法であって、
交流電流が流れかつコイル体(13)に取り付けられている少なくとも1つの測定コイル(14)を用いて該測定コイルのインダクタンス値および抵抗値を評価するという形式の方法において、
強磁性の材料から成る測定対象としての部品(17)に対してだけの測定においてコイル(14)のインダクタンス値L0,d,fが求められ、ここでコイル(14)には交流電流周波数fが供給されかつコイル体(13)と測定対象との間の距離はdであり
〔正規値算出のためのL前測定〕、
強磁性の材料から成る測定対象としての部品(17)に対してだけの測定においてコイル(14)の抵抗値R0,d,f2が求められ、ここでコイル(14)には交流電流周波数fが供給されかつコイル体(13)と測定対象との間の距離はdであり
〔距離算出のためのR前測定〕、
求められた抵抗値R0,d,fが距離特性曲線を用いて距離dの値に変換され
〔距離決定〕、
突き止めるべき層(20)に対する測定の際にコイル(14)のインダクタンス値Lx,d,fが求められ、ここでコイル(14)には交流電流周波数fが供給されかつコイル体(13)と成膜されている部品(17)との間の距離はdであり
〔正規値算出のためのL後測定〕、
求められたインダクタンス値L0,d,fおよびLx,d,fがディメンジョンのない測定値Meに変換され
〔正規値決定〕、
測定値Meは距離dの求められた値を考慮して較正曲線群を用いて層厚値aに変換される
〔層厚決定〕
という測定ステップを有している方法。 - 一定の係数Bは1000である
請求項2記載の方法。 - 交流電流周波数fは高周波領域の周波数、例えば4MHzである
請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。 - 距離dの値ABとして、コイル体(13)と測定対象との間の最小距離と最大距離との和の1/2が選択される
請求項2から4までのいずれか1項記載の方法。 - 較正曲線群は複数の較正曲線を有しており、該較正曲線はそれぞれ、具体的な、相互に異なっている距離dに該当している
請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。 - 較正曲線群から、距離パラメータ値が求められた距離dに対して最小の偏差を有している較正曲線が測定値Meを層厚値aに変換するために選択される
請求項6記載の方法。
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