Датчики автомобильных толщиномеров: методы, плюсы и минусы

Датчик излучает ультразвуковой импульс, тот проходит сквозь материал, отражается от обратной стороны и возвращается; по времени возврата вычисляется толщина. Метод измеряет толщину самой детали, а не тонкого слоя краски на ней, поэтому в автомобильных толщиномерах не применяется.

Метод хорошо подходит для точного измерения тонких гальванических покрытий — оцинковки, никелирования, хромирования и подобных — в диапазоне от нескольких микрон до примерно 150 мкм. Для автомобильных толщиномеров его использование не оправдано из-за дороговизны и небольшого диапазона.

Хорошо подходит для измерения диэлектрических покрытий (краска, ЛКП, грунт, шпатлёвка) на подложке из цветных металлов. Может применяться и на чёрных металлах, но точность низкая и сильно зависит от шероховатости поверхности и марки металла — объективно ±50–100 мкм. Поэтому на чёрных металлах его используют только самые дешёвые толщиномеры (стоимостью до 3500 ₽). От частоты преобразователя зависит глубина проникновения токов в металл. В комбинации с другими методами этот тип позволяет вычислять магнитную шпатлёвку и оцинковку. Приборы CARSYS используют его для измерения на цветных металлах и определения оцинковки и магнитной шпатлёвки — в связке с другими методами и продвинутыми алгоритмами, которые существенно улучшают метод.

Работает на изменении магнитной индукции в датчике при приближении металла. Хорошо измеряет толщину покрытий (немагнитных диэлектрических и электропроводящих) на чёрных металлах, даёт достаточную линейность и хороший диапазон измерения. Минусы — относительно низкая защита от электромагнитных помех и температуры, а также крупная катушка, которая затрудняет изготовление комбинированного датчика. Такими датчиками обычно оснащают промышленные модели толщиномеров с выносным зондом; в автомобильных приборах они, как правило, не используются.

Принцип похож на магнитоиндукционный параметрический, но датчик имеет две измерительные катушки, что повышает точность и чувствительность. Первая катушка измеряет толщину, вторая используется для сравнения и даёт автоматическую подстройку под условия эксплуатации, защищая от электромагнитных помех и магнитных полей. Датчик имеет хорошую температурную стабильность и очень высокую чувствительность, особенно на небольшой толщине, и не реагирует на направление магнитного поля Земли (вверх-вниз, север-юг). Минус — сильная нелинейность, но электронная обработка сигнала и продвинутые алгоритмы делают линейность приборов на таком датчике хорошей. В автомобильных толщиномерах важна точность — и именно этот тип датчика используется в приборах CARSYS.

Датчик состоит из постоянного магнита и элемента Холла: при приближении металла магнитное поле усиливается пропорционально толщине до металла. Плюсы — маленький размер и хорошая линейность. Минусы — сильная температурная зависимость элемента Холла и самого магнита, а со временем магнит может ослабнуть. Сильно влияет магнитное поле Земли: по сути датчик работает как компас, добавляя измеренное значение на север и уменьшая на юг; в средней полосе это заметнее при вертикальном или горизонтальном измерении. Раньше из-за этих минусов такие датчики для толщиномеров почти не использовали, но в последнее время производители научились справляться с температурным дрейфом, и подобные приборы появились. Понять, что прибор с таким датчиком, просто: к нему примагничивается металл и железная стружка, а показания меняются в зависимости от направления (север — юг — вверх — вниз), особенно на большой толщине.