Celem niniejszego ćwiczenia, było zapoznanie z jedną z metod pomiaru grubości powłok lakierniczych - przy użyciu tzw. warstwomierza - ultrametru.
Dzięki temu przyrządowi można mierzyć grubość nałożonych na stal i żeliwo powłok jedno i wielowarstwowych.

Zasada pracy:
Warstwomierz ten jest przyrządem elektromagnetycznym. Czujnik pomiarowy jest transformatorem prądowym, którego jedno uzwojenie zasilane jest prądem zmiennym o stałej amplitudzie, a w drugim indukuje się napięcie, którego wartość zależna jest od grubości powłoki. Napięcie to jest mierzone przez elektroniczny układ pomiarowy i jego wartość odczytujemy na skali miernika wychyłowego.

Schemat blokowy warstwomierza - ultrametr A9.

Generator

Wzmacniacz prądowy

Układ kompensacyjny (regulacja początku zakresu)

Czujnik pomiarowy

Wzmacniacze operacyjne (regulacja końca zakresu)

Demodulator fazoczuły

Miernik wychyłowy

Zasilanie

Mierzona powłoka (niemagnetyczna)

Podłoże magnetyczne

Dane techniczne ultrametru:

Jednakże pomiar powyżej 2000 μm ma charakter orientacyjny.

W skład wyposażenia ultrametru wchodzi zestaw folii wzorcowych przy użyciu których, należy wyskalować przyrząd.

Transformator umieszczony w czujniku posiada otwarty rdzeń magnetyczny, tak więc pomijając dość skomplikowane wyprowadzenia możemy przyjąć, że napięcie indukowane jest funkcją wielu zmiennych.

E = f (d, S, L, R, D, α, μ)

gdzie:
d - grubość nałożonej powłoki
μ - przenikalność magnetyczna podłoża
α - chropowatość podłoża
R - promień krzywizny
S - powierzchnia podłoża
D - grubość podłoża
L - odległość od krawędzi przedmiotu

Jeśli zapewnimy takie same warunki podczas wzorcowania, jak i podczas pomiaru oraz przeprowadzimy poprawnie skalowanie przyrządu wartość napięcia E będzie zależała tylko od wartości d - czyli od grubości powłoki.
Warstwomierz używany przez nas wymaga dwóch wzorcowań, na początku i na końcu zakresu. Dokładność pomiaru grubości powłoki zależeć będzie od doboru przedmiotu używanego do wzorcowania i należy dążyć, aby posiadał te same właściwości fizyczne i geometryczne (D, R, μ, α).

Należy pamiętać o tym, że podczas pomiaru ultrametr powinien być ustawiony jak najdalej od dużych żelaznych przedmiotów, transformatorów, silników itp., które mogłyby powodować zakłócenia pola magnetycznego i powodowałoby to, że otrzymane wartości byłyby nieprawdziwe.

Przeprowadzenie ćwiczenia:

Najpierw należy przeprowadzić wzorcowanie zakresu początkowego, następnie zakresu końcowego używając do tego próbki materiału niepokrytego powłoką lakierniczą. Należy pamiętać o jak najdokładniejszym przeprowadzeniu obu wzorcowań i o zachowaniu takich samych warunków do pomiarów. Poprawność i dokładność działania przyrządu możemy sprawdzić używając dostarczonych folii wzorcowych o danych grubościach. Następnie mierzymy grubość powłok dla interesujących nas próbek.

Wnioski:

Z powodu braku folii wzorcowych nie mogliśmy przeprowadzić poprawnego skalowania przyrządu i w związku z tym przeprowadzić poprawnie ćwiczenia. Również stopień zużycia przyrządu utrudniał nam to. W tej sytuacji ograniczyliśmy się do zapoznania z budową przyrządu, teoretyczną zasadą działania i wzorcowaniem początku zakresu.