ISO 2178:2016

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 2178
ISO/TC 107
Non-magnetic coatings on magnetic
Secretariat: KATS
substrates — Measurement of coating
Voting begins on:
2015­11­26 thickness — Magnetic method
Voting terminates on:
Revêtement métalliques non magnétiques sur métal de base
2016­01­26
magnétique — Mesurage de l’epaisseur du revêtement — Méthode
maguétique
Please see the administrative notes on page iii
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
ISO/FDIS 2178:2015(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN­
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2015

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ISO/FDIS 2178:2015(E)

ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
This final draft has been developed within the International Organization for Standardization (ISO), and pro­
cessed under the ISO-lead mode of collaboration as defined in the Vienna Agreement. The final draft was
established on the basis of comments received during a parallel enquiry on the draft.
This final draft is hereby submitted to the ISO member bodies and to the CEN member bodies for a parallel
two-month approval vote in ISO and formal vote in CEN.
Positive votes shall not be accompanied by comments.
Negative votes shall be accompanied by the relevant technical reasons.
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ISO/FDIS 2178:2015(E)

Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle of measurement . 2
4.1 Basic principle of all magnetic measurement methods . 2
4.2 Magnetic pull-off method . 2
4.3 Magnetic inductive principle . 3
4.4 Magnetic flux gauge . 5
5 Factors affecting measurement accuracy . 5
5.1 Basic influence of the coating thickness . 5
5.2 Magnetic properties of the base metal . 6
5.3 Electrical properties of the coating materials . 6
5.4 Geometry: base metal thickness . 6
5.5 Edge effect . 6
5.6 Geometry: surface curvature . 7
5.7 Surface roughness . 7
5.8 Cleanliness: lift-off effect . 7
5.9 Probe pressure . 7
5.10 Probe tilt . 8
5.11 Temperature effects . 8
5.12 External electromagnetic fields . 8
6 Calibration and adjustment of the instrument . 8
6.1 General . 8
6.2 Thickness reference standards . 8
6.3 Methods of adjustment . 9
7 Measurement procedure and evaluation .10
7.1 General .10
7.2 Number of measurements and evaluation .10
8 Uncertainty of the results .10
8.1 General remarks .10
8.2 Uncertainty of the calibration of the instrument .11
8.3 Stochastic errors .12
8.4 Uncertainties caused by factors summarized in Clause 5 .12
8.5 Combined uncertainty, expanded uncertainty and final result .13
9 Precision .13
9.1 General .13
9.2 Repeatability (r) .13
9.3 Reproducibility limit (R) .14
10 Test report .14
Annex A (informative) Basic principle of all measurement methods .16
Annex B (informative) Basic performance requirements for coating thickness gauges which
are based on the magnetic method described in this International Standard .18
Annex C (informative) Examples of experimental estimation of factors affecting the
measurement .20
Annex D (informative) Example of uncertainty estimation (see Clause 8) .25
Annex E (informative) Basics of the determination of the uncertainty of a measurement of
the used measurement method corresponding to ISO/IEC Guide 98-3 .27
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ISO/FDIS 2178:2015(E)

Annex F (informative) Table of the student factor .29
Annex G (informative) Details on precision .30
Bibliography .35
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ISO/FDIS 2178:2015(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 107, Metallic and other inorganic coatings.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 2178:1982), which has been
technically revised.
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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 2178:2015(E)
Non-magnetic coatings on magnetic substrates —
Measurement of coating thickness — Magnetic method
1 Scope
This International Standard specifies a method for non-destructive measurements of the thickness of
non-magnetizable coatings on magnetizable base metals.
The measurements are tactile and non-destructive on typical coatings. The probe or an instrument with
integrated probe is placed directly on the coating to be measured. The coating thickness is displayed on
the instrument.
In this International Standard the term “coating” is used for material such as, for example, paints and
varnishes, electroplated coatings, enamel coatings, plastic coatings, powder coatings, claddings.
NOTE This method can also be applied to the measurement of magnetizable coatings on non-magnetizable
base metals or other materials (see ISO 2361).
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 2064, Metallic and other inorganic coatings — Definitions and conventions concerning the
measurement of thickness
ISO 4618, Paints and varnishes — Terms and definitions
ISO 5725-1:1994, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General
principles and definitions
ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
measurement (GUM:1995)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 2064 and ISO 4618 and the
following apply.
3.1
adjustment of a measuring system
set of operations carried out on a measuring system so that it provides prescribed indications
corresponding to given values of a quantity to be measured
Note 1 to entry: Adjustment of a measuring system can include zero adjustment, offset adjustment, and span
adjustment (sometimes called gain adjustment).
Note 2 to entry: Adjustment of a measuring system should not be confused with calibration, which is a
prerequisite for adjustment.
Note 3 to entry: After an adjustment of a measuring system, the measuring system shall usually be recalibrated.
Note 4 to entry: Colloquially the term “calibration” is frequently but falsely used instead of the term “adjustment”.
In the same way, the terms “verification” and “checking” are often used instead of the correct term “calibration”.
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ISO/FDIS 2178:2015(E)

[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 3.11 (also known as “VIM”), modified – Note 4 to entry has been added.]
3.2
calibration
operation that, under specified conditions, in a first step, establishes a relation between the quantity
values with measurement uncertainties provided by measurement standards and corresponding
indications with associated measurement uncertainties and, in a second step, uses this information to
establish a relation to obtain a measurement result from indication
Note 1 to entry: A calibration may be expressed by a statement, calibration function, calibration diagram,
calibration curve, or calibration table. In some cases, it may consist of an additive or multiplicative correction of
the indication with associated measurement uncertainty.
Note 2 to entry: Calibration should not be confused with adjustment of a measuring system, often mistakenly
called “self-calibration”, nor with verification of calibration.
Note 3 to entry: Often, the first step alone in the above definition is perceived as being calibration.
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 2.39 (also known as “VIM”)]
4 Principle of measurement
4.1 Basic principle of all magnetic measurement methods
The magnetic flux density close to a magnetic field source (permanent magnet or electromagnet)
depends on the distance to a magnetizable base metal. This phenomenon is used to determine the
thickness of a non-magnetic coating applied to the base metal.
NOTE 1 Annex A describes the physical background of this effect in more detail.
All the methods covered by this International Standard evaluate the magnetic flux density to determine
the thickness of the coating. The strength of the magnetic flux density is converted into corresponding
electrical currents, electrical voltages or mechanical forces depending on the method used. The values
are either pre-processed by digital means or are directly displayed on a usefully scaled gauge.
NOTE 2 The methods described in 4.3 and 4.4 can also be combined in one and the same probe with another
method, e.g. with the eddy current method according to ISO 2360 or ISO 21968.
Annex B describes the basic performance requirements for coating thickness gauges based on the
magnetic method described in this International Standard.
4.2 Magnetic pull-off method
The magnetic flux density of a permanent magnet and thus the attraction force between a permanent
magnet and a magnetizable base metal decreases with increasing distance. In this way, the attraction
force is a direct measure for the coating thickness of interest.
Instruments working with the magnetic pull-off method consist of at least three units:
— a permanent magnet;
— a pull-off device with continuously increasing pull-off force;
— a display or scale for the coating thickness, which is calculated from the pull-off force.
The pull-off force can be generated by different types of springs or an electromagnetic device.
Some instruments are able to compensate the influence of gravity and allow measurements in all positions.
All other instruments may only be used in the position specified by the manufacturer.
2 © ISO 2015 – All rights reserved

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The location of measurement shall be clean and free from liquid or pasty coatings. The permanent
magnet shall be free from particles.
Electrostatic charging can cause additional forces on the permanent magnet or the measuring system
and is therefore to be avoided or shall be discharged before the measurement.
Figure 1 shows a magnetic pull-off gauge.
Key
1 base metal
2 coating
3 magnet
4 scale
5 spring
Figure 1 — Magnetic pull-off gauge
4.3 Magnetic inductive principle
The electrical inductivity of a coil changes when an iron core is inserted into the coil or when an iron
object, e.g. a plate, approaches the coil. Therefore, the electrical inductivity can be used as a measure of
the distance between the coil and a ferromagnetic substrate or as a measure of the coating thickness, if
the coil is placed onto a coated magnetizable base metal.
There are many different electronic methods to evaluate changes of the electrical inductivity or
the reaction of a coil system to a ferromagnetic substrate. Magnetic induction probes for thickness
measurements of coatings on magnetizable materials can consist of one or more coils. Most often two
coils are used (see Figure 2): the first (primary coil) to generate a low frequency alternating magnetic
field and the second (secondary coil) to measure the resulting induced voltage U. If the probe is placed
on a coated magnetizable material (µ > 1) the magnetic flux density (see Annex A) and the induced
r
voltage of the secondary coil vary as a function of the coating thickness. The function between the
induced voltage and the coating thickness is nonlinear and depends on the permeability µ of the base
r
metal. It is usually determined by a calibration. Calibration curves that assign a coating thickness to the
induced voltages can be stored in the gauge.
Different designs and geometries of these kind of probes are used. Very often both coils are
employed together with a highly magnetizable core in order to increase the sensitivity of the probes
and to concentrate the field. In this way, both the coating area, which contributes to the thickness
measurement, and the influence of the geometry of the coated component are reduced (see 5.5 and 5.6).
On the contrary, a two pole probe (see Figure 3) has a wide and open field distribution. The two-pole
probe has area integrating properties, while a one-pole probe measures locally.
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Usually the frequency of the generated field is below the kilohertz range, which avoids eddy current
generation if the coatings are conductive. Therefore, both conductive and nonconductive coatings can
be measured by means of this principle.
Key
1 iron core of the probe I exciting current
~
2 low frequency alternating magnetic field th coating thickness
3 steel/iron substrate U = f(th) measurement signal
4 coating
Figure 2 — Schematic of the magnetic induction principle
Key
1 iron core of the probe 4 coating
2 coil system 5 base metal
3 probe tip
Figure 3 — Schematic of a two pole probe
4 © ISO 2015 – All rights reserved

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4.4 Magnetic flux gauge
The magnetic flux density close to a magnet depends on the magnetic properties of the substances in
the magnetic field. The magnetic flux density decreases if the fraction of non-magnetizable substances
increases relative to magnetizable substances. This fact is used in magnetic flux gauges (see Figure 4).
The coating (4) is non-magnetizable; the base metal (3) is magnetizable. A magnet (1) creates a
magnetic field. Its field lines pass through both the coating and the base metal. A magnetic flux detector
(5) placed close to the magnet outputs electrical signals, which depends on the coating thickness.
NOTE 1 Magnetic flux detectors are Hall-sensors or magneto resistive sensors.
NOTE 2 The magnet can be a permanent magnet or an electromagnet.
Key
1 permanent magnet U output voltage
2 static magnetic field a measurement signal
3 base metal
4 coating
5 Hall element as magnetic flux detector
Figure 4 — Flux gauge using a Hall probe
The electric signals of the flux detector are further processed by electronic means. The function
between flux detector output and the coating thickness is nonlinear and depends on the permeability
µ of the base metal. It is usually determined by calibration. Calibration curves that assign a coating
r
thickness to the electric detector output can be stored in the gauge.
5 Factors affecting measurement accuracy
5.1 Basic influence of the coating thickness
The sensitivity of a probe, i.e. the measurement effect, decreases with increasing thickness within the
measurement range of the probe. In the lower measurement range this measurement uncertainty (in
absolute terms) is constant, independent of the coating thickness. The absolute value of this uncertainty
depends on the properties of the probe system and the used sample materials, e.g. the homogeneity of
the base metal permeability, the base metal roughness and the sample surface roughness. In the upper
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measurement range of the probe the uncertainty becomes relative to the thickness and is approximately
a constant fraction of that thickness.
5.2 Magnetic properties of the base metal
The permeability of the base metal causes the measurement effect of this method.
The relationship between coating thickness and the measured value depends strongly on the permeability
of the base metal. Consequently, calibration procedures and measurements shall be made on the same
material. Different materials with different permeabilities can cause more or fewer thickness errors as
well as local fluctuations of the permeability or variations between different samples.
Residual magnetism of the base material can also affect the measurements considerably, especially
when static magnetic fields are used (see 4.2 for magnetic pull-off force or 4.4 for magnetic flux gauge).
The base metal can be magnetized by repeated measurements on the same location if a measurement
method with a static magnetic field is used (see 4.2 for magnetic pull-off force or 4.4 for magnetic flux
gauge). This may lead to errors in the thickness readings.
NOTE Examples of the initial permeability of typical steel used is in the range of 100 to 300.
5.3 Electrical properties of the coating materials
Coating thickness measurements can be affected if the probe is operated with an alternating magnetic
field due to eddy currents (see 4.3 for magnetic inductive principle or 4.4 for magnetic flux gauge).
These induced eddy currents can counteract the measurement effect of the magnetic method. The
induced eddy current density increases with increasing conductivity and frequency.
NOTE Usually instruments using measurement methods 4.3 or 4.4 work within a frequency range below
1 kHz. Therefore, induced eddy currents affecting measurement results are only effective for thick coatings
(thickness above 1 mm) with a high conductivity, e.g. copper.
5.4 Geometry: base metal thickness
If the base metal thickness is too small, the interaction of the magnetic field with the base metal is
reduced. This influence can only be disregarded above a certain critical minimum base metal thickness.
Therefore, the thickness of the base metal should always be higher than this critical minimum base
metal thickness. An adjustment of the instrument can compensate for errors caused by a too low
base metal thickness. However, any variation in thickness of the base metal can cause increased
uncertainty and errors.
The critical minimum base metal thickness depends on both the probe system (field strength, geometry)
and the magnetic properties of the base metal. Its value should be determined experimentally, unless
otherwise specified by the manufacturer.
NOTE A simple experiment to estimate the critical minimum base metal thickness is described in C.2.
5.5 Edge effect
The expansion of the magnetic field is obstructed by geometric limitations of the base metal (e.g. edges,
drills and other). Therefore, measurements made too near to an edge or corner cannot be valid unless
the instrument has been specifically adjusted for such measurements. The necessary distance in order
to avoid an impact of the edge effect depends on the probe system (field distribution).
NOTE A simple experiment to estimate the edge effect is described in C.3.
6 © ISO 2015 – All rights reserved

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5.6 Geometry: surface curvature
The propagation of the magnetic field is affected by the base metal surface curvature. This influence
becomes more pronounced with decreasing radius of the curvature and decreasing coating thickness.
In order to minimize this influence an adjustment should be performed on a base metal with the
same geometry.
The influence of surface curvature depends considerably on the probe geometry and can be reduced
by reducing the sensitive area of the probe. Probes with very small sensitive areas are often called
microprobes.
Measurements performed on parts with too small radius of curvature can result in unreliable results,
even after calibrations. The resulting uncertainty should be considered to determine whether such a
measurement is acceptable or not.
NOTE A simple experiment to estimate the effect of surface curvature is described in C.4.
5.7 Surface roughness
Measurements are influenced by the surface topography of the base material and of the coating. Rough
surfaces can cause both systematic and random errors. Random errors can be reduced by making
multiple measurements, each measurement being made at a different location, and then calculating the
average value of that series of measurements.
In order
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 2178
Troisième édition
2016-03-15
Revêtement métalliques non
magnétiques sur métal de base
magnétique — Mesurage de
l’épaisseur du revêtement — Méthode
magnétique
Non-magnetic coatings on magnetic substrates — Measurement of
coating thickness — Magnetic method
Numéro de référence
ISO 2178:2016(F)
©
ISO 2016

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ISO 2178:2016(F)

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ISO 2178:2016(F)

Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe de mesure . 2
4.1 Principe de base de toutes les méthodes de mesure magnétiques . 2
4.2 Méthode par attraction magnétique . 2
4.3 Principe de l’induction magnétique . 3
4.4 Jauge à flux magnétique . 5
5 Facteurs influençant l’exactitude de mesure . 6
5.1 Influence fondamentale de l’épaisseur du revêtement . 6
5.2 Propriétés magnétiques du métal de base . 6
5.3 Propriétés électriques des produits de revêtement . 7
5.4 Géométrie: épaisseur du métal de base. 7
5.5 Effet de bord . 7
5.6 Géométrie: courbure de la surface . 7
5.7 Rugosité de surface . 8
5.8 Propreté: effet d’éloignement . 8
5.9 Pression du palpeur . 8
5.10 Inclinaison du palpeur. 8
5.11 Effets de la température . 9
5.12 Champs électromagnétiques externes . 9
6 Étalonnage et ajustage de l’instrument . 9
6.1 Généralités . 9
6.2 Étalons de référence d’épaisseur . 9
6.3 Méthodes d’ajustage .10
7 Mode opératoire de mesurage et évaluation .11
7.1 Généralités .11
7.2 Nombre de mesurages et évaluation .11
8 Incertitude des résultats .12
8.1 Remarques générales .12
8.2 Incertitude associée à l’étalonnage de l’instrument .12
8.3 Erreurs stochastiques .13
8.4 Incertitudes dues aux facteurs mentionnés à l’Article 5 . 14
8.5 Incertitude composée, incertitude élargie et résultat final .14
9 Fidélité .15
9.1 Généralités .15
9.2 Répétabilité (r) .15
9.3 Limite de reproductibilité (R) .15
10 Rapport d’essai .15
Annexe A (informative) Principe de base de toutes les méthodes de mesure .17
Annexe B (informative) Exigences de performance de base des jauges d’épaisseur
de revêtement fondées sur la méthode magnétique décrite dans la présente
Norme internationale .19
Annexe C (informative) Exemples d’estimation expérimentale des facteurs influant sur
la mesure .21
Annexe D (informative) Exemple d’estimation de l’incertitude (voir Article 8) .26
Annexe E (informative) Principes de base de la détermination de l’incertitude de mesure
© ISO 2016 – Tous droits réservés iii

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ISO 2178:2016(F)

de la méthode de mesure utilisée correspondant au Guide ISO/IEC 98-3 .29
Annexe F (informative) Tableau du facteur de Student .31
Annexe G (informative) Détails relatifs aux données de fidélité .32
Bibliographie .38
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés

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ISO 2178:2016(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comité membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à
l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos -
Informations supplémentaires
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 107, Revêtements métalliques et
autres revêtements inorganiques.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 2178:1982), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
© ISO 2016 – Tous droits réservés v

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NORME INTERNATIONALE ISO 2178:2016(F)
Revêtement métalliques non magnétiques sur métal
de base magnétique — Mesurage de l’épaisseur du
revêtement — Méthode magnétique
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie une méthode de mesurage non destructif de l’épaisseur des
revêtements non magnétiques sur des métaux de base magnétiques.
Les mesurages réalisés sur des revêtements types sont tactiles et non destructifs. Le palpeur ou un
instrument muni d’un palpeur intégré est placé directement sur le revêtement à mesurer. L’épaisseur
du revêtement est affichée sur l’instrument.
Dans la présente Norme internationale, le terme «revêtement» est utilisé pour des matériaux tels que,
par exemple, des peintures et vernis, des revêtements électrolytiques, des revêtements en émaux, des
revêtements en matière plastique, des revêtements en poudre, des placages.
NOTE Cette méthode peut également être appliquée au mesurage de revêtements magnétiques sur des
métaux de base non magnétiques ou d’autres matériaux (voir l’ISO 2361).
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 2064, Revêtements métalliques et autres revêtements inorganiques — Définitions et principes
concernant le mesurage de l’épaisseur
ISO 4618, Peintures et vernis — Termes et définitions
ISO 5725-1:1994, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 1: Principes
généraux et définitions
Guide ISO/IEC 98-3, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure
(GUM:1995)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 2064 et l’ISO 4618
ainsi que les suivants s’appliquent.
3.1
ajustage d’un système de mesure
ensemble d’opérations réalisées sur un système de mesure pour qu’il fournisse des indications
prescrites correspondant à des valeurs données des grandeurs à mesurer
Note 1 à l’article: L’ajustage d’un système de mesure peut comprendre le réglage de zéro, le réglage de décalage et
le réglage d’étendue (appelé aussi réglage de gain).
Note 2 à l’article: Il convient de ne pas confondre l’ajustage d’un système de mesure avec son étalonnage, qui est
un préalable à l’ajustage.
Note 3 à l’article: Après un ajustage d’un système de mesure, le système demande généralement à être réétalonné.
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Note 4 à l’article: Dans le langage courant, le terme «étalonnage» est souvent utilisé, à tort, à la place du terme
«ajustage». De la même manière, les termes «vérification» et «contrôle» sont souvent utilisés à la place du terme
correct «étalonnage».
[SOURCE: Guide ISO/IEC 99:2007, 3.11 (également connu en tant que «VIM»), modifiée – La Note 4 à
l’article a été ajoutée.]
3.2
étalonnage
opération qui, dans des conditions spécifiées, établit en une première étape une relation entre les
valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications
correspondantes avec les incertitudes associées, puis utilise en une seconde étape cette information
pour établir une relation permettant d’obtenir un résultat de mesure à partir d’une indication
Note 1 à l’article: Un étalonnage peut être exprimé sous la forme d’un énoncé, d’une fonction d’étalonnage, d’un
diagramme d’étalonnage, d’une courbe d’étalonnage ou d’une table d’étalonnage. Dans certains cas, il peut
consister en une correction additive ou multiplicative de l’indication avec une incertitude de mesure associée.
Note 2 à l’article: Il convient de ne pas confondre l’étalonnage avec l’ajustage d’un système de mesure, souvent
appelé improprement «auto-étalonnage», ni avec la vérification de l’étalonnage.
Note 3 à l’article: La seule première étape dans la définition est souvent perçue comme étant l’étalonnage.
[SOURCE: Guide ISO/IEC 99:2007, 2.39 (également connu en tant que «VIM»)]
4 Principe de mesure
4.1 Principe de base de toutes les méthodes de mesure magnétiques
L’induction magnétique à proximité d’une source de champ magnétique (aimant permanent ou
électroaimant) dépend de la distance par rapport au métal de base magnétique. Ce phénomène est
utilisé pour déterminer l’épaisseur d’un revêtement non magnétique appliqué sur le métal de base.
NOTE 1 L’Annexe A décrit les bases physiques de cet effet de manière plus détaillée.
Toutes les méthodes couvertes par la présente Norme internationale évaluent l’induction magnétique
afin de déterminer l’épaisseur du revêtement. L’intensité de l’induction magnétique est convertie en
courants électriques, tensions électriques ou forces mécaniques correspondants, selon la méthode
utilisée. Les valeurs sont soit prétraitées par des moyens numériques soit directement affichées sur une
jauge convenablement graduée.
NOTE 2 Les méthodes décrites en 4.3 et 4.4 peuvent également être combinées dans un seul et même palpeur
avec une autre méthode, par exemple la méthode par courants de Foucault conformément à l’ISO 2360 ou
l’ISO 21968.
L’Annexe B décrit les exigences de performance de base des jauges d’épaisseur de revêtement fondées
sur la méthode magnétique décrite dans la présente Norme internationale.
4.2 Méthode par attraction magnétique
L’induction magnétique d’un aimant permanent et donc la force d’attraction entre un aimant permanent
et un métal de base magnétique diminuent lorsque la distance augmente. Ainsi, la force d’attraction est
une mesure directe de l’épaisseur du revêtement étudié.
Les instruments fonctionnant selon la méthode basée sur l’attraction magnétique sont constitués d’au
moins trois unités:
— un aimant permanent;
— un dispositif de décollement appliquant une force de décollement augmentant continuellement;
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— un écran ou une échelle indiquant l’épaisseur du revêtement qui est calculée à partir de la force de
décollement.
La force de décollement peut être générée par différents types de ressorts ou par un dispositif
électromagnétique.
Certains instruments sont capables de compenser l’influence de la pesanteur et permettent des
mesurages dans toutes les positions.
Tous les autres instruments peuvent seulement être utilisés dans la position spécifiée par le fabricant.
Le point de mesurage doit être propre et exempt de revêtements liquides ou pâteux. L’aimant permanent
doit être exempt de particules.
L’accumulation de charges électrostatiques peut engendrer des forces supplémentaires sur l’aimant
permanent ou le système de mesure et doit donc être évitée ou être déchargée avant le mesurage.
La Figure 1 illustre une jauge basée sur le principe de l’attraction magnétique.
Légende
1 métal de base
2 revêtement
3 aimant
4 échelle
5 ressort
Figure 1 — Jauge basée sur le principe de l’attraction magnétique
4.3 Principe de l’induction magnétique
L’inductance d’une bobine varie lorsqu’un noyau de fer est inséré dans la bobine ou lorsqu’un objet en
fer, par exemple une tôle, s’approche de la bobine. Par conséquent, l’inductance peut être utilisée comme
une mesure de la distance entre la bobine et un métal de base ferromagnétique ou comme une mesure
de l’épaisseur du revêtement, si la bobine est placée sur un métal de base magnétique revêtu.
Différentes méthodes électroniques permettent d’évaluer les variations de l’inductance ou la réaction
d’un système à bobine à un métal de base ferromagnétique. Les palpeurs à induction magnétique utilisés
pour le mesurage de l’épaisseur de revêtements sur des matériaux magnétiques peuvent être constitués
d’une ou plusieurs bobines. Le plus souvent, deux bobines sont utilisées (voir Figure 2): la première
(bobine primaire) pour générer un champ magnétique alternatif à basse fréquence et la deuxième
(bobine secondaire) pour mesurer la tension induite résultante U. Lorsque le palpeur est placé sur un
matériau magnétique revêtu (µ > 1), l’induction magnétique (voir Annexe A) et la tension induite de la
r
bobine secondaire varient en fonction de l’épaisseur du revêtement. La fonction entre la tension induite
et l’épaisseur du revêtement n’est pas linéaire et dépend de la perméabilité µ du métal de base. Elle est
r
généralement déterminée par un étalonnage. Les courbes d’étalonnage qui assignent une épaisseur de
revêtement aux tensions induites peuvent être mémorisées dans la jauge.
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Différentes conceptions et géométries de ces types de palpeur sont utilisées. Très souvent, les deux
bobines sont associées à un noyau très magnétique afin d’augmenter la sensibilité des palpeurs et
de concentrer le champ. Ainsi, la surface de revêtement, qui contribue au mesurage de l’épaisseur, et
l’influence de la géométrie du composant revêtu sont réduites (voir 5.5 et 5.6).
Au contraire, un palpeur bipolaire (voir Figure 3) présente une distribution étendue et ouverte du
champ magnétique. Le palpeur bipolaire a des caractéristiques d’intégration des aires alors qu’un
palpeur unipolaire réalise une mesure localisée.
En général, la fréquence du champ généré est inférieure au kilohertz, ce qui évite la génération de
courants de Foucault lorsque les revêtements sont conducteurs. Il est donc possible de mesurer des
revêtements conducteurs et non conducteurs selon ce principe.
Légende
1 noyau de fer du palpeur I courant d’excitation
~
2 champ magnétique alternatif à basse fréquence t épaisseur du revêtement
3 subjectile en acier/fer U = f(t) signal de mesure
4 revêtement
Figure 2 — Schéma de principe de l’induction magnétique
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Légende
1 noyau de fer du palpeur 4 revêtement
2 système à bobine 5 métal de base
3 pointe du palpeur
Figure 3 — Schéma d’un palpeur bipolaire
4.4 Jauge à flux magnétique
L’induction magnétique à proximité d’un aimant dépend des propriétés magnétiques des substances
dans le champ magnétique. L’induction magnétique diminue lorsque la proportion de substances non
magnétiques augmente par rapport aux substances magnétiques. Ce phénomène est utilisé dans les
jauges à induction magnétique (voir Figure 4). Le revêtement (4) est non magnétique; le métal de base
(3) est magnétique. Un aimant (1) génère un champ magnétique. Les lignes de ce champ traversent le
revêtement et le métal de base. Un détecteur de flux magnétique (5) placé à proximité de l’aimant émet
des signaux électriques qui varient en fonction de l’épaisseur du revêtement.
NOTE 1 Les détecteurs de flux magnétique sont des capteurs à effet Hall ou des capteurs magnétorésistifs.
NOTE 2 L’aimant peut être un aimant permanent ou un électroaimant.
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Légende
1 aimant permanent U tension de sortie
a
2 champ magnétique statique Signal de mesure.
3 métal de base
4 revêtement
5 élément à effet Hall comme détecteur de flux magnétique
Figure 4 — Jauge à flux magnétique utilisant un palpeur à effet Hall
Les signaux électriques du détecteur de flux sont ensuite traités par des moyens électroniques. La
fonction entre la sortie du détecteur de flux et l’épaisseur du revêtement n’est pas linéaire et dépend de
la perméabilité µ du métal de base. Elle est généralement déterminée par un étalonnage. Les courbes
r
d’étalonnage qui assignent une épaisseur de revêtement à une sortie électrique du détecteur peuvent
être mémorisées dans la jauge.
5 Facteurs influençant l’exactitude de mesure
5.1 Influence fondamentale de l’épaisseur du revêtement
La sensibilité d’un palpeur, c’est-à-dire l’effet de mesure, diminue lorsque l’épaisseur augmente dans
les limites de l’étendue de mesure du palpeur. Dans la partie inférieure de l’étendue de mesure, cette
incertitude de mesure est constante (en valeur absolue) et indépendante de l’épaisseur du revêtement.
La valeur absolue de cette incertitude dépend des propriétés du système de palpeur et des matériaux
échantillons utilisés, par exemple l’homogénéité de la perméabilité du métal de base, la rugosité du
métal de base et la rugosité de surface de l’échantillon. Dans la partie supérieure de l’étendue de mesure
du palpeur, cette incertitude devient fonction de l’épaisseur et en est une fraction approximativement
constante.
5.2 Propriétés magnétiques du métal de base
La perméabilité du métal de base est à l’origine de l’effet de mesure de cette méthode.
La relation entre l’épaisseur du revêtement et la valeur mesurée dépend dans une large mesure de la
perméabilité du métal de base. Par conséquent, les procédures d’étalonnage et les mesurages doivent
être réalisés sur le même matériau. Des matériaux différents ayant des perméabilités différentes, de
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même que des fluctuations locales de la perméabilité ou des variations entre différents échantillons,
peuvent provoquer plus ou moins d’erreurs d’épaisseur.
Le magnétisme résiduel du métal de base peut également avoir une incidence considérable sur les
mesurages, en particulier lorsque des champs magnétiques statiques sont utilisés (voir 4.2 pour la
méthode par attraction magnétique ou 4.4 pour la jauge à flux magnétique).
Le métal de base peut être aimanté par des mesurages répétés au même endroit lorsque la méthode
de mesure utilisée fait appel à un champ magnétique statique (voir 4.2 pour la méthode par attraction
magnétique ou 4.4 pour la jauge à flux magnétique). Cela peut conduire à des erreurs de lecture
d’épaisseur.
NOTE La perméabilité initiale d’un acier type utilisé est, par exemple, comprise entre 100 et 300.
5.3 Propriétés électriques des produits de revêtement
Les mesurages de l’épaisseur du revêtement peuvent être affectés par les courants de Foucault lorsque
le palpeur est utilisé avec un champ magnétique alternatif (voir 4.3 pour le principe de l’induction
magnétique ou 4.4 pour la jauge à flux magnétique). Ces courants de Foucault induits peuvent contrer
l’effet de mesure de la méthode magnétique. La densité des courants de Foucault augmente lorsque la
conductivité et la fréquence augmentent.
NOTE En général, les instruments utilisant les méthodes de mesure 4.3 ou 4.4 fonctionnent dans une gamme
de fréquences inférieures à 1 kHz. Par conséquent, les courants de Foucault induits affectant les résultats de
mesure sont uniquement efficaces pour des revêtements épais (épaisseur supérieure à 1 mm) ayant une
conductivité élevée, par exemple le cuivre.
5.4 Géométrie: épaisseur du métal de base
Si l’épaisseur du métal de base est trop faible, l’interaction du champ magnétique avec le métal de base
est réduite. Cette influence ne peut être négligée qu’au-delà d’une certaine épaisseur minimale critique
du métal de base.
Par conséquent, il convient que l’épaisseur du métal de base soit toujours supérieure à cette épaisseur
minimale critique du métal de base. Un ajustage de l’instrument peut compenser les erreurs provoquées
par une épaisseur trop faible du métal de base. Néanmoins, toute variation de l’épaisseur du métal de
base peut provoquer un accroissement de l’incertitude et des erreurs.
L’épaisseur minimale critique du métal de base dépend du système de palpeur (intensité du champ,
géométrie) et des propriétés magnétiques du métal de base. Sauf spécification contraire du fabricant, il
convient de déterminer sa valeur expérimentalement.
NOTE Une expérience simple permettant d’estimer l’épaisseur minimale critique du métal de base est
décrite en C.2.
5.5 Effet de bord
L’extension du champ magnétique est entravée par les limites géométriques du métal de base (par
exemple bords, trous percés et autres). De ce fait, les mesurages effectués trop près d’un bord ou d’un
angle ne seront valables que si l’instrument a été spécialement ajusté pour ces mesurages. La distance à
respecter pour éviter un impact de l’effet de bord dépend du système de palpeur (distribution du champ).
NOTE Une expérience simple permettant d’estimer l’effet de bord de base est décrite en C.3.
5.6 Géométrie: courbure de la surface
La propagation du champ magnétique est affectée par la courbure de la surface du métal de base. Cette
influence est d’autant plus prononcée que le rayon de courbure
...