Streszczenie

Badanie właściwości grubościomierza magnetostatycznego.

Za główny cel niniejszej pracy przyjęto sprawdzenie czy opracowane stanowisko pomiarowe nadaje się na rzetelne badanie grubości powłok na ferromagnetycznych podłożach metodą magnetyczną oraz porównanie do warstwomierzy aktualnie dostępnych na rynku. W związku z tym przebadano magnesy z różnych materiałów oraz różne odległości ów magnesów w relacji do sondy hallotronu. Dodatkowo przeanalizowano możliwość badania grubości podłoża za pomocą tego układu.
Na początku pracy zostały wyjaśnione pojęcia fizyczne które tłumaczą cały eksperyment. Następnie dokonano przeglądu części dostępnych metod pozwalających na badanie grubości powłok, wśród których została przedstawiona metoda magnetyczna, wykorzystywana kolejno w badaniach. W dalszej kolejności został przedstawiony schemat stanowiska oraz opis poszczególnych elementów i kryteria ich doboru. Po przedstawieniu wyników w formie wykresów oraz tabeli, na których podstawie sformułowano wnioski które znajdują się na końcu pracy podjęto również analizę ich niepewności.
W trakcie pracy została zaprojektowana tulejka mocująca, która miała za zadanie stabilizację wzajemnej odległości sondy hallotronu od, dociśniętego śrubą do jej krawędzi, magnesu. Została ona zaprojektowana w programie Autodesk Inventor 2017 oraz wytworzona z użyciem technologii druku 3D, korzystając z filamentu PLA. Tulejka oraz śruba zostały wykonane z materiałów paramagnetycznych które nie wpływają na pomiary wartości indukcji magnetycznej.
Badania zostały przeprowadzone na Wydziale Mechatroniki Politechniki Warszawskiej, w jednej z sal laboratorium Instytutu Metrologii i Inżynierii Biomedycznej wykorzystując znajdujące się tam wyposażenie tj. magnetometr oraz hallotron. Stanowisko będzie wykorzystywane na wydziale w celach dydaktycznych oraz pomiarowych wypełniając lukę w dokładnych pomiarach w zakresie od 1-5 mm.







Słowa kluczowe: grubościomierz, warstwomierz, hallotron.

Abstract

Determination of properties of a magnetostatic thickness gauge

The main purpose of this work was to verify whether the designed measuring station is suitable for reliable analysis of coating thicknesses on ferromagnetic substrates using the electromagnetic method and comparison with the layers of measuring instruments currently available on the market. Therefore, magnets from various materials and different distances of these magnets in relation to the Hall effect sensor probe were investigated. In addition, the possibility of testing the substrate thickness using this system was also examined.
At the beginning of the work physical concepts were explained which explain the whole experiment. Subsequently, a review of some of the available methods was carried out to determine the thickness of coatings, including the magnetic method used successively in the study. Next, a position diagram was presented as well as a description of individual elements and criteria for their selection. After presenting the results in the form of charts and a table, on the basis of which conclusions were formulated, which can be found at the end of the paper, an analysis of their uncertainty was also undertaken.
During the work, a clamping sleeve was designed to stabilize the mutual distance between the Hall effect sensor probe and the magnet, pressed by a screw to its edge. It is designed in Autodesk Inventor 2017 and is manufactured using 3D printing technology using the PLA pillar. The sleeve and screw are made of paramagnetic materials which do not influence the measurements of magnetic induction value.
The research was carried out at the Faculty of Mechatronics of the Warsaw University of Technology, in one of the rooms of the Institute of Metrology and Biomedical Engineering, using the equipment included there, i.e. magnetometer and Hall effect sensor. The workstation will be used at the faculty for didactic and measuring purposes, filling a gap in accurate measurements in the range of 1-5 mm.







Keywords: thickness measurement, Hall effect sensor