一种涂层测厚传感器的制作方法

1.本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种涂层测厚传感器。


背景技术：

2.涂层测厚仪是一种在磁性基体上测量非磁性涂层厚度，在导电基体上测量绝缘涂层厚度的仪器，分为f型(电磁型)探头/传感器和n型(电涡流型)探头/传感器，在汽车、石油、有色金属、化工、船舶等行业有着广泛的应用。现有的涂层测厚仪普遍存在的问题是：一是很难实现铁铝双用,f型探头和n型探头不能同时设置在同一涂层测厚仪上，更无法实现基体的自动识别；二是传感器输出的是模拟信号，在传感器、引线和主机之间形成了振荡回路，极容易受到外界电磁场的干扰；三是为了提高振荡电路的稳定性，必须采用cbb电容等体积大器且价格昂贵的器件；四是大部分无法进行温度补偿，而温度变化引起的测量误差非常大。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种涂层测厚传感器，用以解决现有技术中存在的至少一个问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.本实用新型提供一种涂层测厚传感器，包括电路板、电磁测量端、电涡流测量端以及磁芯，所述电路板分别与所述电磁测量端和所述电涡流测量端电连接，所述磁芯设置在所述电磁测量端的一侧；
6.所述电路板包括第一调理电路、第二调理电路以及arm微处理器，所述第一调理电路分别与所述电磁测量端和所述arm微处理器电连接，所述第二调理电路分别与所述电涡流测量端和所述arm微处理器电连接。
7.在一种可能的设计中，所述电路板还包括usb接口芯片，所述usb接口芯片的一端与所述arm微处理器电连接，所述usb接口芯片的另一端与数据线电连接,所述数据线远离所述usb接口芯片的一端设有usb接口。
8.在一种可能的设计中，所述usb接口插头插设在具有otg功能的数据终端上。
9.在一种可能的设计中，所述arm微处理器设有温度补偿模块，所述温度补偿模块用于根据温度变化时近场振荡频率与远场振荡频率的对应关系，基于预设的温度校准规则得到所述电磁测量端或电涡流测量端提离被测基体时远场振荡频率的偏离量，并根据所述偏离量进行温度补偿。
10.在一种可能的设计中，所述电磁测量端包括第一骨架和绕制在第一骨架上的第一感应线圈，所述第一感应线圈与所述第一调理电路电连接；其中，所述第一感应线圈包括两个感应线圈。
11.在一种可能的设计中，所述电涡流测量端由第二骨架和绕制在所述第二骨架上的第二感应线圈，所述第二感应线圈与所述第二调理电路电连接。
12.在一种可能的设计中，所述arm微处理器采用cortex m0内核的mm32f031芯片。
13.在一种可能的设计中，所述第一调理电路包括第一振荡电路，所述第一振荡电路包括运算放大器和第一阻容器件，所述第一阻容器件的电容采用陶瓷电容。
14.在一种可能的设计中，所述第二调理电路包括第二振荡电路，所述第二振荡电路包括74hc4060bq芯片和第二阻容器件。
15.有益效果：
16.1.本实用新型通过在传感器中同时电磁测量端和电涡流测量端，并分别设置对应的调理电路，并将调理电路与arm微处理电连接，使得一个传感器可以同时实现不同基体的识别和测量，且采集的模拟信号在传感器内部即完成数字转换，避免了传感器引线传输时受到外界干扰，进而使得设备成本和体积都大幅减少，测量稳定性提高。
17.2.由于传感器高度集成，振荡回路受到的干扰减少，电磁测量端的调理电路中的电容器件可采用陶瓷电容替代传统的cbb电容，使得设备尺寸大大减小。
18.3.传感器设置了usb接口，可以与具有otg功能的数据终端，例如手机、平板电脑和笔记本电脑等终端直接连接，利用其作为主机工作，便于用户操作，且测试结果可以存储在云端，实现快速组网。
附图说明
19.图1为本实施例中涂层测厚传感器的电路结构框图；
20.图2为本实施例中第一调理电路的电路图；
21.图3为本实施例中第二调理电路的电路图。
22.其中，1-电路板；2-电磁测量端；3-电涡流测量端；4-磁芯；5-第一调理电路；6-第二调理电路；7-arm微处理器；8-usb接口芯片；9-usb接口；10-温度补偿模块；11-第一感应线圈；12-第二感应线圈。
具体实施方式
23.为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.实施例
25.如图1-3所示，本实用新型提供一种涂层测厚传感器，包括电路板1、电磁测量端2、电涡流测量端3以及磁芯4，所述电路板1分别与所述电磁测量端2和所述电涡流测量端3电连接，所述磁芯4设置在所述电磁测量端2的一侧；所述电路板1包括第一调理电路5、第二调理电路6以及arm微处理器7，所述第一调理电路5分别与所述电磁测量端2和所述arm微处理器7电连接，所述第二调理电路6分别与所述电涡流测量端3和所述arm微处理器7电连接。
26.其中，所述第一调理电路5与所述电磁测量端2电连接，则可以实现对磁性基体上的非磁性基体涂层厚度的测量；所述第二调理电路6与所述电涡流测量端3电连接，则可以实现对导体上面的不导电涂层厚度的测量；所述arm微处理器7分别与第一调理电路5和第
二调理电路6电连接，则可以根据采集的周期信号实现厚度计算；优选的，所述arm微处理器7采用cortex m0内核的mm32f031芯片。
27.其中，无论电磁测量型还是电涡流测量型电路，涂层厚度与振荡电路的周期成正相关；而且每一个传感器探头基本都有一条涂层厚度与周期的关系曲线。通过确定这条曲线，并烧写到所述arm处理器里面就可以根据预设的程序进行周期
‑‑
厚度转换。其中，所述关系曲线可以用查表的方式获得，也可以用分段拟合求出多项式公式y＝f(x)来计算得到。
28.基于上述公开的内容，在传感器中同时电磁测量端2和电涡流测量端3，并分别设置对应的调理电路，并将调理电路与arm微处理电连接，使得一个传感器可以同时实现对磁性基体和非磁性基体的识别和测量，且采集的模拟信号在传感器内部即完成数字转换，即振荡电路和运算电路均集成在传感器内部，避免了传感器引线传输时受到外界干扰，进而使得设备成本和体积都大幅减少，测量稳定性提高。
29.在一种可能的设计中，为了将基体的测量结果进行显示，所述电路板1还包括usb接口芯片8，所述usb接口芯片8的一端与所述arm微处理器电连接，所述usb接口芯片8的另一端与数据线电连接,所述数据线远离所述usb接口芯片8的一端设有usb接口9插头；更优选的，所述usb接口9插头插设在具有otg功能的数据终端上，其中，所述数据终端包括但不限于智能手机、平板电脑和笔记本电脑。从而利用数据终端作为主机工作，便于用户操作，且测试结果可以存储在云端，实现快速组网。
30.在一种可能的设计中，为了对传感器的温度变化进行控制，减少测量误差，所述arm微处理器7设有温度补偿模块10，所述温度补偿模块10用于根据温度变化时近场振荡频率与远场振荡频率的对应关系，基于预设的温度校准规则得到所述电磁测量端2或电涡流测量端3提离被测基体时远场振荡频率的偏离量，并根据所述偏离量进行温度补偿。
31.在一种可能的设计中，所述电磁测量端2包括第一骨架和绕制在第一骨架上的第一感应线圈11，所述第一感应线圈11与所述第一调理电路5电连接；其中，所述第一感应线圈11包括两个感应线圈，具体包括检测线圈和激励线圈。
32.在一种可能的设计中，所述第一调理电路5包括第一振荡电路，所述第一振荡电路包括运算放大器和第一阻容器件，所述第一阻容器件的电容采用陶瓷电容。
33.具体的，所述第一调理电路5的工作原理为：两个线圈通过第一骨架12绕制在磁芯4上；两个线圈公共端f0的电位是 2v，u3a是一个正反馈电路，通电后很快会产生振动，振荡输出信号经过u3b进行移相，然后通过r80馈入激励线圈，传感器靠近铁基体时，两个线圈的耦合作用增强，使得整个第一振荡回路的频率变高，反之当传感器远离铁基体的时候，两个线圈耦合作用减弱，第一振荡回路频率降低。也就是说涂层的厚度越大，振荡频率越低，周期越大；反之亦然。
34.在一种可能的设计中，所述电涡流测量端3由第二骨架和绕制在所述第二骨架上的第二感应线圈12，所述第二感应线圈12与所述第二调理电路6电连接。
35.在一种可能的设计中，所述第二调理电路6包括第二振荡电路，所述第二振荡电路包括74hc4060bq芯片和第二阻容器件。
36.具体的，所述第二调理电路6的工作原理如下：电涡流测量端3只有一个线圈，即连接在tp13和ni之间的线圈与且c2、c5形成振荡电路。与电磁型调理电路一样，当传感器靠近铝基体时，电磁耦合作用增强，整个第二振荡回路频率变高，反之当传感器远离铁基体的时
候，电磁耦合作用减弱，第二振荡回路频率降低。也就是说涂层的厚度越大，振荡频率越低，周期越大；反之亦然。
37.有益效果：
38.1.本实施例通过在传感器中同时电磁测量端2和电涡流测量端3，并分别设置对应的调理电路，并将调理电路与arm微处理电连接，使得一个传感器可以同时实现不同基体的识别和测量，且采集的模拟信号在传感器内部即完成数字转换，避免了传感器引线传输时受到外界干扰，进而使得设备成本和体积都大幅减少，测量稳定性提高。
39.2.由于传感器高度集成，振荡回路受到的干扰减少，电磁测量端2的调理电路中的电容器件可采用陶瓷电容替代传统的cbb电容，使得设备尺寸大大减小。
40.3.传感器设置了usb接口9，可以与具有otg功能的数据终端，例如手机、平板电脑和笔记本电脑等终端直接连接，利用其作为主机工作，便于用户操作，且测试结果可以存储在云端，实现快速组网。
41.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。