专利名称：一种电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及孔铜测厚探头，尤其涉及一种电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头。
背景技术：
一方面，国民经济和社会信息化使得信息化设备、移动通信手机、微机、彩电、集成电路等主要产品的市场得到巨大发展。电路板作为电子及通信设备的基础同样也获得空间前所未有的发展时机，电路板制造业的需求量每年保持着较高的增长速度。另一方面，原材料大幅度涨价使得生产成本大幅度上升，市场竞争日益激烈，市场要求产品不断降价。这样就需要在生产过程中各个环节提高成品率，节约成本。基于以上背景，获得高精度的在线检测设备，适用于电路板过孔涂覆层各种孔径的测量探头很有必要。目前的印制板孔铜测量精度的要求较高，涡流孔铜测厚探头可以测量0. 9毫米 3毫米的较小印制板孔铜的厚度，当孔径大于3毫米的情况下测量精度有限， 并且在孔铜厚度大于100微米时涡流测厚不能正常工作。本实用新型结合了电磁涡流测厚和超声测厚的优点，不仅可以准确测量孔径0. 9 毫米 3毫米的孔铜厚度，而且可以准确测量孔径3毫米 10毫米的孔铜厚度，从而在保证准确度前提下扩大探头的测量范围。

实用新型内容针对上述现有技术，本实用新型要解决的技术问题是提供在保证准确度前提下扩大探头的测量范围的一种新型电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头。本实用新型所提出的技术问题是这样解决的一种电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头，不锈钢管外壳11，磁芯12，涡流线圈13，超声腔14，高频压电陶瓷片15，耦合液 16，导线18，保护层19，导线孔一 17，导线孔二 110，导线孔三111 ；所述的高频压电陶瓷片15是与所述的涡流线圈13上下并排放在所述的不锈钢外壳11内部；所述的不锈钢外壳11是两端开口的不锈钢细管；所述的高频压电陶瓷片15和所述的涡流线圈13连线均从所述的探头的导线孔一 17或导线孔二 110或导线孔三111引出。进一步地，所述的磁芯12是坡莫合金或超坡莫合金。进一步地，所述的涡流线圈13是围绕在磁芯12周围，围绕匝数在40 80匝之间。进一步地，所述的探头外壳是粗细不等的两段不锈钢细管组成，上端外径< 0. 89 毫米，内径> 0. 6毫米；下端外径< 3毫米，内径> 2. 5毫米。进一步地，所述的高频压电陶瓷片15是中心频率大于或等于11兆赫兹。该电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头，利用现有的涡流测厚和超声测厚分别单独工作。当测量过孔外径为0.9毫米 3毫米的孔铜厚度时，采用涡流检测的模式，测量线圈靠近导电金属(铜)时，即可产生涡流，导电金属(铜)越厚，则产生的涡流越大，负载阻抗也就越大。通过测量负载阻抗的大小，即可获得导电金属(铜)的厚度信息。仪器电路中设置有阻抗匹配振荡电路，信号经过放大、稳频、锁相等电路后输入到微控制器，微控制器经过阻抗分析处理，就可以得出孔铜的厚度的准确信息，涡流测厚模式可达到的分辨率是0. 1微米，误差小于1%，量程为2微米到100微米。但是当过孔外径大于3毫米时或孔铜的厚度大于70微米时，使用涡流模态测厚误差将大于3%，偏离准确值；尤其是当过孔外径大于3毫米并且孔铜的厚度大于100微米时，涡流模态不能正常工作。当测量过孔外径为3毫米 10毫米的孔铜厚度时，关闭涡流模态，采用超声测量的模式，当探头靠近导电金属(铜)时，测量超声脉冲的回波信号，导电金属(铜)越厚，则回波间隔时间越长，回波信号经过放大、锁相、A/D转换等电路后输入到微控制器，微控制器经过时延计算处理，就可以得出孔铜的厚度，超声测厚模式可达到的分辨率是5微米，误差小于1 %，量程为60微米到10毫米。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果可以准确测量孔径0. 9毫米 3 毫米的孔铜厚度，而且可以准确测量孔径3毫米 10毫米的孔铜厚度，从而在保证准确度前提下扩大探头的测量范围。

图1为本实用新型电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头的结构示意图；图2为本实用新型涡流工作模式下交变磁场示意图；图3为本实用新型超声腔单元的结构示意图。其中，11、不锈钢管壁，12、磁芯，13、线圈，14、超声腔，15、高频压电陶瓷片，16、耦合液，17、导线孔一，18、导线，19、保护层，110、导线孔二，111、导线孔三，21、交变磁场。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述如图1所示为本实用新型电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头的结构示意图。该探头，包括不锈钢管壁11，磁芯12，线圈13，超声腔14，高频压电陶瓷片15，耦合液16，导线 18，保护层19，导线孔一 17，导线孔二 110，导线孔三111。该电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头，利用现有的涡流测厚和超声测厚分别单独工作。当测量过孔外径为0. 9毫米 3毫米的孔铜厚度时，采用涡流检测的模式，高频交流信号激励线圈13，磁芯12为交变磁场21提供通路，如图2所示，测量线圈13靠近导电金属(铜)时，即可产生涡流，导电金属(铜)越厚，则产生的涡流越大，负载阻抗也就越大。 通过测量负载阻抗的大小，即可获得导电金属(铜)的厚度信息。仪器电路中设置有阻抗匹配振荡电路，信号经过放大、稳频、锁相等电路后输入到微控制器，微控制器经过阻抗分析处理，就可以得出孔铜的厚度的准确信息。当测量过孔外径为3毫米 10毫米的孔铜厚度时，关闭涡流模态，采用超声测量的模式，超声腔14结构如图3所示，耦合液16用于高频压电陶瓷片15与不锈钢管外壳11 声阻抗匹配的；并且封闭在超声腔14内。当探头靠近导电金属(铜)时，超声脉冲信号通过耦合液16和超声腔14后，受到导电金属(铜)两个表面反射，测量超声脉冲的两个回波信号，导电金属(铜)越厚，则两个回波信号间隔时间越长，两个反射回波信号经过放大、锁相、A/D转换等电路后输入到微控制器，微控制器经过时延计算处理，就可以得出孔铜的厚度。 采用本实用新型电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头的过孔测厚仪，可以测量孔径大于0. 9毫米的各种尺寸过孔内金属涂层厚度。
权利要求1.一种电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头，其特征在于包括不锈钢管外壳(11)， 磁芯(12)，涡流线圈(13)，超声腔(14)，高频压电陶瓷片(15)，耦合液(16)，导线(18)，保护层(19)，导线孔一(17)，导线孔二(110)，导线孔三(111)；所述的高频压电陶瓷片(15)是与所述的涡流线圈(13)上下并排放在所述的不锈钢外壳(11)内部；所述的不锈钢外壳(11)是两端开口的不锈钢细管；所述的高频压电陶瓷片(15)和所述的涡流线圈(13)连线均从所述的探头的导线孔一 (17)或导线孔二(110)或导线孔三(111)引出。
2.根据权利要求1所述的电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头，其特征在于所述的磁芯(1 为坡莫合金或超坡莫合金。
3.根据权利要求1所述的电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头，其特征在于所述的涡流线圈(13)是围绕在磁芯(12)周围，围绕匝数在40 80匝之间。
4.根据权利要求1所述的电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头，其特征在于所述的探头外壳是粗细不等的两段不锈钢细管组成，上端外径< 0. 89毫米，内径> 0. 6毫米；下端外径< 3毫米，内径> 2. 5毫米。
5.根据权利要求1所述的电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头，其特征在于所述的高频压电陶瓷片(15)为中心频率大于或等于11兆赫兹的压电陶瓷薄片。
专利摘要本实用新型涉及一种电磁和压电超声合成的孔铜测厚探头，包括涡流线圈，磁芯，高频压电陶瓷片，不锈钢外壳，保护层，耦合液；所述的高频压电陶瓷片是与所述的涡流线圈上下并排放在所述的不锈钢外壳内部；所述的不锈钢外壳是两端开口的不锈钢细管；所述的高频压电陶瓷片和所述的涡流线圈导线均从所述的探头的导线孔引出。本实用新型结合了电磁涡流测厚和超声测厚的优点，不仅可以准确测量孔径0.9毫米～3毫米的孔铜厚度，而且可以准确测量孔径3毫米～10毫米的孔铜厚度，从而在保证准确度前提下扩大探头的测量范围。
文档编号G01B7/06GK202281591SQ20112035620
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者彭善忠, 杨立峰, 高椿明 申请人:彭善忠, 杨立峰, 高椿明