厚度感測器 （thickness transducer ） 測量材料及其表面鍍層厚度的感測器。它在工業生產中常用於材料厚度檢驗和厚度控制系統的誤差測量。在厚度控制系統中通常不要求測量厚度的絕對尺寸，而只要求測量厚度的變化值或與某一標準尺寸的差值，以便控制加工過程。 厚度感測器可分為接觸式和非接觸式兩類。
基本介紹
- 中文名：厚度感測器
- 外文名：thickness transducer
- 目的：測量材料及其表面鍍層厚度
- 分類：感測器
- 用於：材料厚度檢驗控制系統誤差測量
- 類型：接觸式和非接觸式
接觸式,非接觸式,冰層厚度感測器,
接觸式
通常採用電感式位移感測器、電容式位移感測器、電位器式位移感測器、霍爾式位移感測器等（見位移感測器）進行接觸式厚度測量。為了連續測量移動著的材料的厚度，常在位移感測器的可動端頭上安裝滾動觸頭，以減少磨損。還常採用兩個相同的位移感測器分別安裝於被測材料的上下兩面，將兩個感測器的測量值平均，以提高測量精度。接觸式厚度感測器可測量移動速度較低（小於5米/秒）的材料,精度可達0.1～1%。
非接觸式
它的特點是適於連續快速測量，按工作原理可分為電渦流厚度感測器、磁性厚度感測器、電容厚度感測器、超音波厚度感測器、核輻射厚度感測器、X射線厚度感測器、微波厚度感測器等。
雷射厚度感測器
最早由是英國真尚有公司研發的用於測量銅箔薄片厚度的ZTMS08，是新一代非接觸式測厚感測器的理想設備。採用了雷射位移感測器，將雷射束作為接觸測量時的機械探針,利用電荷耦合器件實現光電轉換。真尚有公司研發人員將雷射光源、光電檢測和計算機工業控制技術相結合的光、機、電一體化的高新技術產品,可廣泛用於生產線上對各種材料的厚度、寬度、輪廓的實時測量,具有非接觸測量、不損傷物體表面、無環境污染、抗干擾能力強、精度高、數據採集、處理功能全等特點,是我國工業生產線產品質量控制的理想設備。
電渦流厚度感測器
它可用於測量金屬材料厚度，特點是測量範圍寬、反應快和精度高。可分為低頻透射式（見電渦流式感測器）和高頻反射式兩類。高頻反射式也由上下兩個線圈（分別位於金屬材料兩面）和激勵電路及測量電路組成，所不同的是線圈磁場並不穿透金屬材料，電渦流效應對磁場的減弱程度與線圈至材料表面的距離有關。材料厚度等於兩線圈間的距離減去上下兩個測量距離之和。因此根據輸出電壓即可求出材料厚度。
磁性厚度感測器
用於測量磁性材料的厚度。圖1是這種感測器的原理圖。由於所測材料是磁性電路的一部分，故繞於鐵心上的線圈的電感與材料的厚度有關。圖中線圈又是振盪器的組成元件，因此振盪器的頻率決定於線圈的電感。通過測量振盪器的頻率可確定線圈電感，從而測出材料的厚度。
電容厚度感測器
用於測量絕緣材料(如絕緣塑膠)的厚度。圖2是這種感測器的原理圖。在被測絕緣材料的兩邊設定了兩塊金屬電極板，形成一個電容器。由於電容器的容量與介質厚度有關，而電容器又是振盪器的組成元件，因此通過測量振盪器的振盪頻率可確定電容值，從而測出材料的厚度。
超音波厚度感測器
利用超聲振動來檢測材料的厚度。超聲振動是以氣體、液體或固體為介質的機械振動，其振動頻率超出音頻範圍,即高於2萬赫。超聲振動由變送器產生，變送器將振盪器輸出的電信號轉換為相應的超聲振動。超音波變送器分為磁致伸縮型和壓電型兩種（見超音波感測器）。磁致伸縮型超音波變送器由線圈和磁致伸縮棒（由鐵磁材料製成）組成。線上圈產生的交變磁場的作用下，磁致伸縮棒按磁場交變頻率而交替伸縮，它的一端被固定，另一端推拉膜片而產生超音波。壓電型超音波變送器由壓電材料（一般為石英晶體）製成。當加在壓電材料上的電壓以超聲頻率交變時，壓電材料隨之以超聲頻率伸縮，並帶動膜片而產生超音波。圖3是用超音波測量材料厚度的原理圖。變送器置於材料上面，使超音波可穿過材料而至另一平面。超音波到達另一平面後再反射回到變送器。在相同條件下，超音波在材料內的往返時間取決於材料的厚度。若往返時間恰好等於超聲振動的周期，就會產生共振。在共振時，變送器加給振盪器的負荷會突然改變，隨之使振盪器電流相應改變。通過指示器記下電流改變時的振盪頻率，就可確定超音波往返一次所需的時間，從而測出材料的厚度。。
冰層厚度感測器
包含有離子的水溶液在外施電場作用下是導電的。隨著溫度的變化，水和凍的導電率也發生變化。基於水和凍的這一導電特性，提出了一種新的冰層厚度感測器結構及其檢測方法。這一新型冰層厚度感測器及其檢測方法對於在惡劣的檢測環境下進行水文檢測具有積極的作用。
圖6中, 感測器為矩形柱體, 其內部由檢測電源、安裝在矩形柱體外側壁的檢測電源正極電極、在柱體內側壁按標尺刻度位置排列等距離安裝的金屬檢測觸點、單片機控制電路、刻度解碼開關電路、電導識別電路、絕緣保溫密封添充材料及感測器導線連線插座組成, 其檢測電源可由固定於感測器矩形柱體內部的閥控式密封鉛酸蓄電池直流電源構成。
圖6 冰層厚度感測器結構示意圖
圖6 冰層厚度感測器結構示意圖檢測時，將感測器一端朝下垂直安置於冰水中，感測器標尺刻度總長度應大於冰層厚度，且感測器應有部分金屬檢測觸點暴露於冰面之上與淹沒於冰層底部。其檢測過程為：外電源通過感測器導線連線，插座接入感測器, 感測器內部單片機控制電路按一定編碼順序產生刻度解碼開關控制信號使各刻度解碼開關電路按照編碼順序依次單獨導通，當某一刻度解碼開關電路導通時將把檢測電源，這一刻度位置的金屬檢測觸點和與其相連線的被檢測介質，電導識別電路接通並形成迴路。電導識別電路將對這一金屬檢測觸點與檢測電源正電極之間被測介質的電導值範圍進行識別，並根據識別結果由某一輸出端輸出表示被測介質性質的標誌電平到單片機控制電路, 單片機控制電路將會根據這一時刻對應的刻度解碼開關控制信號確定出被測金屬檢測觸點所處的標尺刻度位置，在單片機控制電路控制下，將所有金屬檢測觸點對應的迴路都檢測完畢後，單片機將能確定出冰層與空氣相接的上界面與冰層與冰下水相接的底部界面的確切標尺刻度位置，由二者
的差值即可得出冰層厚度，即
D =d 1-d 2,
式中D 為冰層厚度；d 1 為冰層上界面海平面高度值；d2為冰層下界面海平面高度值。
利用空氣、冰及水具有不同的電導特性這一特點, 採用單片機編碼控制刻度解碼開關依次接通檢測電源、不同刻度位置被測介質與電導識別電路構成感測器，可以快速、準確地判斷出空氣、冰層界面與冰下水位的刻度位置, 從而獲得冰層厚度的準確數值。在整個檢測過程中，全部採用特殊編碼後的數字脈衝信號檢測、識別和傳輸，具有很強的抗干擾能力，可以在惡劣環境下實現對冰層厚度的連續自動檢測。
