SIDSP技术详解.PDFVIP

用SIDSP技术进行涂层厚度测量 数字化技术带来优异的抗干扰性 集成了数字信号处理的智能化探头正成为一种趋势，应用领域越来越广阔。它在抗 干扰方面的巨大优势，表现在高重复性、高耐用性和高可靠性。由于这项技术不必 花费高昂的生产成本，迟早将成为涂层厚度测量领域的主流。 今天所谓的“数字涂层测厚仪”，其基本原理还是基于电磁感应的模拟技术，自 19世纪 70 年代开始使用。虽然 一直有发展和改进，但仍然有许多要求无法达到。模拟涂层测厚仪确实可靠，但只限于在没有干扰的环境中使 用。 然而，没有干扰的环境是一种理想状态。在现实应用中，测量值会被电磁场，测量信号过滤不足，温度急速变 化，或不精确的线性化等情况所干扰。此外，准确的测量还要求取得足够多的测量值来估算正确的厚度值，而 很多使用者可能并没有认识到这一点。 以前模拟技术最大的缺点就是，每一点改进要花费巨大的极不相称的人力物力。有一些问题模拟技术根本解决 不了，比如对测量信号的最优过滤，用模拟技术的话一般的技术花费支出根本无法做到。其他还牵涉到稳定性 和温度的问题。 模拟涂层测厚仪可以看做是对成本/收益比的折衷解决办法，一旦理想状态的条件和参数被打破，干扰就会无法 控制地积累，没有人能发现测值被干扰，也不知道被干扰的程度。 这些干扰可能暂时是稳定的，即使你在同一点反复测量，或使用校准手段也无法发现。这些偏离的测量值要么 不被使用者发现，否则在没有其他技术手段的情况下使用者只能接受。数字信号处理的出现终于解决了这个问 题。 模拟和数字涂层厚度测量 传统的模拟涂层测厚仪通过电缆将测量信号传输到主机，主机里有复杂的、易受干扰的模拟数据处理单元。这 些电子单元包括 8 个以上的模拟模块，有时还包括昂贵的精密部件如温度稳定型放大器，电容和电压调节器。 针对一定范围内电压的电压调节器通常占据大量空间并要求复杂的电路。在生产这种测厚仪的过程中，所有部 件都必须通过严格测试、热老化和认真筛选的步骤。 利用磁感应和电涡流原理的数字探头，将所有信号发生，测量和处理单元合并在探头内。探头能够产生所有必 需的控制信号，然后在探头内编辑处理并返回信号。只有处理完毕的数字化厚度值才被传输到主机进行显示、 统计评估和储存。主机不再用来处理单一的测量值，仅储存管理数据，显示和输出数据。 此项技术由 ElektroPhysik 开发，注册商标为 SIDSP，即“探头内部数字信号处理”。SIDSP 探头仅需要两个简 单紧密连结的模拟单元：一个驱动放大器，控制探头顶部；一个测量放大器，放大测量顶部传来的测量信号。 只需单一的操作电压。内嵌先进的微电脑模拟-数字转换器，产生和处理测量所需的交替电压信号。整个测量过 程在测量点进行处理，而不是在主机内。 传统测厚仪所需的其他模拟模块已变成多余，由简单的数字信号处理算法取代。数字模块由于体积小，高度集 成，电子部件的数量可以降低到 50%以上，整个测量和处理的电子单元体积缩小到可以安装在探头内。 由于非模拟部件不容易发生故障，又不再需要使用容易坏的的精密器件，所以整个机器的故障几率大大降低， 这也是 SIDSP 探头具有极佳可靠性的原因。此外，测量信号还在接下来的数字化处理过程中受到良好保护，不 被外界干扰。 由于 SIDSP 使用部件少，因此由这些部件引发的故障发生率大幅降低。结合信号干扰保护手段，SIDSP 数字探 头表现出极佳的重复性和可靠性。 在计量领域，带数字信号处理的智能探头已被广泛使用。在压力，温度或应变测量方面，使用“简单”信号测 量是数字技术特征的巨大优势。而在涂层厚度测量方面，智能探头还是相对比较新的趋势。主要因为涂层测厚 牵涉到一些很“复杂”的信号如交替电压信号，变化的频率，或非线性探头特征曲线。因此导致探头的发展十 分困难，需要极高的技术水平。 涂层厚度测量中的电磁干扰 EN61000 标准在电磁兼容（EMC）中定义了电子设备在电磁扰动环境下的产品安全和性能，以及对外部电磁干扰 的抗干扰性。对所有电子设备而言，该标准指的是高频率的电磁扰动（如超短波，无线移动，电视），而涂层测 厚一般受低频率扰动影响。EN61000标准并没有考虑到低频率扰动，因此低频波的发射没有得到测试。 典型的干扰源有电脑监视器，电动马达，变压器和转换器。要保护模拟测厚仪不受这些干扰影响，必须使用屏 蔽良好的探头线。而屏蔽好的探头线灵活性很差，尤其在要求加长的情况下。 为解决这个问题，在现实操作中，通常在电缆的屏蔽性和弹性之间采取折中的办法。采用这种电缆你无法得知 模拟