[发明专利]基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统，包括：

传感器探测线圈(10)，位于电涡流传感器探头(2)的下端，用于产生交变磁场，在导电膜样品上形成感应涡流；

阻抗测量电路(3)，用于给所述传感器探测线圈(10)通以高频交流信号，同时检测所述传感器探测线圈(10)的电阻R和电感L；以及

控制器(4)，用于控制所述阻抗测量电路(3)输出到所述传感器探测线圈(10)的高频交流信号的频率，并根据所述阻抗测量电路(3)检测到的电阻R和电感L求得线圈阻抗在R-L平面的提离线(LOC)的斜率，给出所述导电膜样品的厚度。

2.根据权利要求1所述的基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统，其中所述传感器探测线圈(10)由圆盘型线圈构成。

3.根据权利要求1或2所述的基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统，还包括微型致动器(6)，用于驱动所述电涡流传感器探头(2)振动。

4.根据权利要求3所述的基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统，其中所述微型致动器(6)为压电悬臂梁驱动器、压电致动器、直线电机或电磁激振器。

5.根据权利要求1所述的基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统，其中所述控制器(4)控制的所述阻抗测量电路(3)输出到所述传感器探测线圈(10)的高频交流信号的频率随着所述导电膜样品的厚度和电导率作适当的调整，需要满足该频率下涡流在目标样品中的透射深度δ大于两倍的目标厚度t，即δ＞2t。

6.根据权利要求1所述的基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统，其中所述控制器(4)根据所述阻抗测量电路(3)检测到的电阻R和电感L求得LOC线斜率的步骤包括：

所述控制器(4)同步记录微型致动器(6)的激励信号和传感器探头(2)的R和L信号，获得探头振动的半个周期的完整移动距离下的线圈阻抗值R和L；

利用最小二乘法公式进行数值计算，得到R-L直线的斜率K。

7.根据权利要求6所述的基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统，其中所述控制器(4)还执行下列步骤：

计算最小二乘拟合的拟合线性相关系数r；

通过所述拟合线性相关系数判断拟合的质量，如果所述拟合线性相关系数r小于设定的值，则认为测量不可靠，重新进行测量；否则认可试验结果。

8.根据权利要求1所述的基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统，其中在实际测量前，利用公式K＝C₁·σt，通过测量某种已知标准厚度和电阻率的样品，所述控制器(4)即可计算获得系数C₁的值。

9.一种基于电涡流传感器的导电膜厚度测量方法，包括下列步骤：

初步调整传感器探头(2)和导电膜样品的距离，使其进入敏感区间；

控制传感器探头(2)进一步移动，同时根据测得的阻抗信号的变化，初步判断出传感器探头(2)的工作距离，并据此调整传感器探头(2)与导电膜样品的工作距离；

控制器(4)调整DDS信号源(11)，产生合适频率和幅度的激励信号，通过功放放大后驱动微型致动器(6)，激励传感器探头(2)做上下往复振动；

控制器(4)同步记录微型致动器(6)的激励信号和传感器探头(2)的R和L信号，获得探头振动的半个周期的完整移动距离下的线圈阻抗值R和L；

利用最小二乘法公式进行数值计算，得到R-L直线的斜率K，换算出导电膜样品的厚度。

10.根据权利要求9所述的基于电涡流传感器的导电膜厚度测量方法，还包括以下步骤：

计算最小二乘拟合的拟合线性相关系数r；

通过所述拟合线性相关系数判断拟合的质量，如果所述拟合线性相关系数r小于设定的值，则认为测量不可靠，重新进行测量；否则认可试验结果。

11.根据权利要求9所述的基于电涡流传感器的导电膜厚度测量方法，其中在实际测量前，利用公式K＝C₁·σt，通过测量某种已知标准厚度和电阻率的样品，即可计算获得系数C₁的值。