Ripartizione del concetto fondamentale
Per prima cosa analizziamo il nome:
Correnti parassite: si riferisce alle correnti vorticose indotte all'interno di un materiale conduttivo (come il metallo) quando una bobina che trasporta corrente alternata viene avvicinata ad esso. Questo è il principio fisico fondamentale della tecnologia.
Misuratore di spessore: la sua funzione principale è misurare lo spessore. Viene comunemente utilizzato per misurare lo spessore di rivestimenti non conduttivi (come vernice, ceramica, pellicola anodizzata, plastica) su un substrato metallico o lo spessore di lamiere sottili.
Phae-Sensitive: questa è la chiave e l'essenza di questa tecnologia. Ciò significa che lo strumento non solo analizza l'ampiezza (forza) del segnale delle correnti parassite ma, cosa ancora più importante, si concentra sull'analisi della sua fase (ritardo).
Principio di funzionamento
I tradizionali misuratori di spessore a correnti parassite si basano principalmente sulla misurazione delle variazioni nell'ampiezza del segnale delle correnti parassite. Quando cambia la distanza tra la bobina e il substrato metallico (cioè lo spessore del rivestimento), varia l'ampiezza della corrente parassita. Tuttavia, il segnale di ampiezza è suscettibile alle interferenze di vari fattori, come cambiamenti nella conduttività elettrica e nella permeabilità magnetica del substrato metallico, fluttuazioni di temperatura ed effetti di sollevamento dello strumento, che portano a misurazioni imprecise.
La tecnologia sensibile alla fase risolve abilmente questi problemi introducendo l'analisi di fase:
Generazione di due componenti di segnale:
Quando la sonda (contenente la bobina) viene posizionata su un campione rivestito, l'impedenza nella sonda cambia.
Questa variazione di impedenza può essere scomposta in due componenti reciprocamente perpendicolari: la componente resistiva (R) e la componente reattiva (X). Su un diagramma vettoriale, queste due componenti formano un vettore, di cui è possibile misurare l'ampiezza e l'angolo di fase.
Relazione tra fase e spessore:
La ricerca ha dimostrato che l'angolo di fase del segnale delle correnti parassite ha una relazione molto stabile e lineare con la distanza dalla sonda al substrato metallico (ovvero, lo spessore del rivestimento).
Spessore aumentato → L'angolo di fase aumenta proporzionalmente.
Ancora più importante, l'angolo di fase è molto meno influenzato dai cambiamenti nelle proprietà del materiale del substrato (come conduttività, permeabilità) rispetto al segnale di ampiezza.
Come funziona la misurazione 'sensibile alla fase':
Il circuito interno di uno spessimetro a correnti parassite sensibile alla fase è progettato specificamente per misurare con precisione questo angolo di fase.
Lo strumento è calibrato per stabilire una curva di correlazione tra 'angolo di fase' e 'spessore'.
Durante la misurazione effettiva, lo strumento legge l'angolo di fase corrente e quindi lo converte direttamente in spessore del rivestimento utilizzando la curva di calibrazione incorporata.
Principali vantaggi
Rispetto ai tradizionali misuratori di spessore a correnti parassite basati sull'ampiezza, la tecnologia sensibile alla fase offre vantaggi significativi:
Elevata precisione e ripetibilità: grazie all'estrema sensibilità e stabilità del segnale di fase alle variazioni di distanza, i risultati della misurazione sono molto precisi e affidabili.
Meno influenzato dal materiale del substrato: per lo stesso tipo di metallo, anche con lievi variazioni nella conduttività elettrica causate da differenze nella composizione della lega o dallo stato del trattamento termico, il metodo di fase può compensare efficacemente, riducendo gli errori di misurazione.
Intervallo di misurazione più ampio: può raggiungere un ampio intervallo di misurazione da pochi micrometri a diversi millimetri.
Migliore adattamento all'effetto bordo: offre prestazioni migliori rispetto ai metodi tradizionali quando si misura vicino ai bordi di un pezzo.
Capacità di distinguere diversi tipi di rivestimento: in condizioni specifiche, analizzando le informazioni combinate di fase e ampiezza, è possibile distinguere tra diversi tipi di rivestimenti non conduttivi.
Aree di applicazione
I misuratori di spessore a correnti parassite sensibili alla fase sono ampiamente utilizzati in applicazioni che richiedono misurazioni ad alta precisione e senza contatto dello spessore del rivestimento non conduttivo:
Aerospaziale: misurazione dello spessore degli strati di vernice e anticorrosione sulle superfici degli aerei.
Produzione automobilistica: misurazione dello spessore del film di vernice sui pannelli della carrozzeria delle automobili.
Industria dei profili in alluminio: misurazione dello spessore delle pellicole anodizzate e dei rivestimenti spray al fluorocarburo.
Industria degli elettrodomestici: misurazione dello spessore dei rivestimenti in polvere e della vernice sugli involucri.
Laboratori di ricerca e controllo qualità: utilizzati per misurazioni precise nella ricerca sui materiali e nel controllo qualità.
Limitazioni
Adatto solo per rivestimenti non conduttivi: può misurare solo lo spessore dei rivestimenti isolanti su substrati conduttivi (metallici). Non può misurare lo spessore dei rivestimenti conduttivi (come cromo elettrolitico, rame). (In questi casi sono necessarie altre tecniche basate sul principio delle correnti parassite o spessimetri magnetici.)
Richiede la calibrazione del substrato: deve essere calibrato utilizzando spessori standard di spessore noto e dello stesso materiale del pezzo prima della misurazione.
Requisiti di spessore del substrato: il substrato metallico deve essere sufficientemente spesso, maggiore della 'profondità di penetrazione' della corrente parassita, altrimenti la misurazione sarà influenzata dal lato posteriore del substrato.
Influenza della curvatura: la sonda necessita di un buon accoppiamento con la superficie di misurazione. Le superfici fortemente curve possono influire sulla precisione, richiedendo potenzialmente sonde speciali o compensazione della curvatura.
Riepilogo
Lo spessimetro a correnti parassite sensibile alla fase è uno strumento avanzato che utilizza la relazione stabile tra la fase del segnale delle correnti parassite e la distanza dalla sonda al substrato metallico per ottenere una misurazione ad alta precisione dello spessore del rivestimento non conduttivo. La sua tecnologia principale 'sensibile alla fase' consente di superare molte carenze dei metodi tradizionali basati sull'ampiezza, svolgendo un ruolo indispensabile nel campo del controllo di qualità industriale e dei test non distruttivi.
