的回路长度；
[0054]根据式②，磁通势:
[0055]F = H车XL车+2XH漆XL漆+H铁XL铁 ③
[0056]其中:!?、1^分别为车辆金属层的磁场强度和回路长度，Hji Lji分别为漆层的磁场强度和回路长度，Htt Ltt分别为磁铁的磁场强度和回路长度；
[0057]因为磁感应强度:
[0058]B = UXH
[0059]其中，u为材料的导磁率；
[0060]式③变成:
[0061]F = BX (L车 /u车 +2 X L漆 /u漆 +L铁 /u铁)④
[0062]将式①带入式④得:
[0063]NXI = B (L车 /u车 +2 X L漆 /u漆 +L铁 /u铁)
[0064]转换:
[0065]SxLsAiifi=NxiZB-LiAi1-LttAitt
[0066]L漆=NX I Xu漆/(2 XB)-L车 Xu漆/(2 Xu车)-L铁 Xu漆/(2 Xu铁) ⑤
[0067]其中:因为L车Xu漆/(2Xu车)和L铁Xu漆/(2Xu铁)是定值设为K2，NXu漆/2也是定值设为Kl ;
[0068]⑤式变为:
[0069]L漆=Kl X I/B-K2⑥
[0070]当I 一定时，通过式⑥可以看到通过测量环路中的磁感应强度B就可以算出漆层的厚度。将测试仪直接测量没有漆层的车辆金属车身的B，可得到K2。
[0071]SP:K2 = Κ1ΧΙ/Β
[0072]作为测试仪当前零点；
[0073]通过式⑥，可得到采用高磁场敏感度的磁传感器将有效提高油漆厚度的分辨率和精度。
[0074]隧道结磁传感器是一种最灵敏的纳米型磁传感器，具有无可比拟的空间分辨度(感应区域小于I平方微米)，高磁场敏感度(50mV/V.0e)，极低的磁场噪声(I纳特级)，以及抵抗极端外界环境的能力(高工作温度400°C以上和宽频率响应10GHZ)。比传统的巨磁阻读/写磁头敏感50倍，比传统的霍尔效应传感器敏感1000倍。另外，这些传感器的微小感应区域确保其具有空间分辨度远远超过市场上所有的其它磁传感技术。隧道结磁传感器与其他磁传感器相比具有体积小，灵敏度高等特点。
[0075]综上所述，本发明设计独特、结构新颖，采用纳米级隧道结磁传感器、微弱信号锁相处理等技术，通过科学合理的设计，实现漆面厚度测量及数据传输等多种功能；采用高精度、高速A/D模数转换器，通过高性能单片机计算，完成信号的采样、处理、传输、显示。其装置具有体积小、精度高、耗能小、单级电池使用时间长等优点。
[0076]需要理解到的是:以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.汽车漆面厚度测量装置，其特征在于:包括U型铁芯、锁相放大电路和A/D转换模块，所述U型铁芯内嵌入有隧道结磁传感器，并缠绕有数匝激磁线圈，激磁线圈连接恒流源，隧道结磁传感器的输出端连接锁相放大电路，锁相放大电路连接A/D转换模块，A/D转换模块连接至送入单片机。2.根据权利要求1所述的汽车漆面厚度测量装置，其特征在于:所述隧道结磁传感器为纳米型隧道结磁传感器。3.根据权利要求1或2所述的汽车漆面厚度测量装置，其特征在于:所述隧道结磁传感器为感应区域小于I平方微米、磁场敏感度50mV/V.0e、磁场噪声I纳特级、工作温度.400°C以上、宽频率响应1GHZ的隧道结磁传感器。4.根据权利要求1所述的汽车漆面厚度测量装置，其特征在于:所述恒流源为可输出IKHz方波恒流信号的恒流源。5.根据权利要求1所述的汽车漆面厚度测量装置，其特征在于:所述单片机连接一显示单元。6.根据权利要求1所述的汽车漆面厚度测量装置，其特征在于:所述单片机为DSP型号的单片机。7.权利要求1所述装置实现汽车漆面厚度测量方法，其特征在于:隧道结磁传感器嵌入在U型铁芯内，U型铁芯两端面紧贴待测汽车漆面，通入IKHz方波恒流信号的激励线圈在U型磁铁内产生磁场，由于汽车漆面厚度的不同U型磁铁内的磁场产生变化，隧道结磁传感器通过测量U型磁铁内的磁场获得变化值，磁场转变为电信号，输出IKHz方波的电压信号，电压信号输入锁相放大电路变换为伏级信号，再经A/D转换模块转换，最后由单片机进行计算处理。8.根据权利要求7所述的汽车漆面厚度测量方法，其特征在于:所述磁场转变为电信号的方法为: 按安培环路定律得闭环铁芯内的磁通势: F = NXI ? 其中:N是激磁线圈匝数，I是激磁线圈内通入的电流； 根据磁通势定义: F=E HdXLd ② 其中:Hd是在闭环回路中不同材料内的磁场强度，Ld是在闭环回路中不同材料所占的回路长度； 根据式②，磁通势: F = H车X L车+2 X H漆X L漆+H铁X L铁 ③ 其中:％、k分别为车辆金属层的磁场强度和回路长度，％、Lji分别为漆层的磁场强度和回路长度，Htt、Ltt分别为磁铁的磁场强度和回路长度； 因为磁感应强度: B = uXH 其中，u为材料的导磁率； 式③变成: F = B X (L车/u车+2 X L漆/u漆+L铁/u铁)④ 将式①带入式④得:NXI=B (L车 /u车 +2 X L漆 /u漆 +L铁 /u铁) 转换:.2 X L漆 /u漆=NX I /B-L车 /u车 _L铁 /u铁 L漆=NX IXu漆 / (2 XB)-L车 Xu漆 /(2 Xu车)一L铁 Xu漆 /(2 Xu铁)⑤ 其中:因为L车Xu漆/(2Xu车)和L铁Xu漆/(2Xu铁)是定值设为K2，NXu漆/2也是定值设为Kl ； ⑤式变为: L漆=Kl X I/B-K2 ⑥ 当I 一定时，通过式⑥可得出通过测量环路中的磁感应强度B即可以计出漆层的厚度；将测试仪直接测量未有漆层的车辆金属车身的B，可得到K2 ;艮P:K2 = Κ1ΧΙ/Β作为测试仪当前零点 。
【专利摘要】本发明涉及汽车漆面厚度测量装置及方法，包括U型铁芯、锁相放大电路和A/D转换模块，U型铁芯内嵌入有隧道结磁传感器，并缠绕有数匝激磁线圈，激磁线圈连接恒流源，隧道结磁传感器的输出端连接锁相放大电路，锁相放大电路连接A/D转换模块，A/D转换模块连接至送入单片机。隧道结磁传感器进行信号采样，激磁线圈通入1KHz方波的恒流信号，隧道结磁传感器输出端输出1KHz方波的电压信号，电压信号输入锁相放大电路变换为伏级信号，再经A/D转换模块转换，最后由单片机进行计算处理。采用纳米级隧道结磁传感器、微弱信号锁相处理等技术，实现漆面厚度测量及数据传输等多种功能；具有体积小、精度高、耗能小等优点。
【IPC分类】G01B7/06
【公开号】CN104897040
【申请号】CN201510336752
【发明人】黄强
【申请人】苏州福德电子科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日