Трехпараметровый вихретоковый способ контроля двухслойных изделий с диэлектрическим и электропроводящим слоями

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 N 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4181082/25-28 (22) 13. 01. 87 (46) 07. 11. 88. Бюл. 41 (71) Куйбьппевский авиационный институт им. акад. С.П.Королева (72) В.С.Вопилин, В.Н.Буров и Ю.С.Дмитриев (53) 620. 179. 14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 596818, кл. G О1 В 7/06ь 1979

Авторское свидетельство СССР

¹ 1176231, кл. С 01 N 27/90, 1985. (54) ТРЕХПАРАМЕТРОВЫЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ

С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ И ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИМ СЛОЯМИ3 (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для трехпараметрового кон троля двухслойных изделий с диэлек„„80„„1436056 A1 трическим и электропроводящим слоями. Повьппение точности контроля достигается за счет измерения безразмерных информационных сигналов, а также получения градуировочных точек с помощью контрольных образцов и последующей двумерной интерполяцией градуировочных кривых. Амплитуда и активная составляющая сигнала вихретокового преобразователя 4 на первой частоте, активная и реактивная составляющие этого сигнала на второй и тре .тьей частотах через коммутатор 11 и аналого-цифровой преобразователь поступают на центральный процессор

14. С его помошью формируются три информативных сигнала. Результаты измерения интерпретируются на основе градуировочных точек, полученных с помощью контрольных образцов. При этом используются методы двумерной интерполяции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1436056

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано ля измерения параметров двухслойных покрытий с диэлектрическим и

1 электропров одящим слоями.

Цель изобретения — повышение точности контроля — достигается за счет измерения отношения сигналов полученных с помощью одних и тех же блоков. 10

Кроме того поставленная цель достигается путем получения градуировочных точек с помощью контрольных образцов и последующей двумерной интерполяцией градуировочных кривых. Ф5

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 и 3 приведены графики, поясняющие алгоритм преобразования информации. 20

Устройство, реализующее трехпараметровый вихретоковый способ контроля двухслойных изделий с диэлектрическим и электропроводящим слоями, состоит из генераторов 1-3, вихрето- 25 кового преобразователя 4, подключенного входами к выходам генераторов

1-3, избирательных усилителей 5-7, соединенных входами с выходом вихретокового преобразователя 4, блоков 30

8-10 выделения активной и реактивной составляющих сигнала, подключенных сигнальными входами к выходам избирательных усилителей 5-7,соответственно, и опорными входами — к выходам генераторов 1-3. соответственно, коммутатора 1 1, аналого-цифрового преобразователя 12, подключенного входом через коммутатор 11 к выходам блоков 8 и 9 выделения активной и 40 реактивной составляющих сигнала, блока 13 ввода- вывода центрального процессора 14, блока 15 памяти и блока

16 индикации. Центральный процессор

14 соединен каналами обмена информа- 4 ции с аналого-цифровым преобразователем 12, блоком 13 ввода-вывода, блоком 15 памяти и блоком 16 индикации. Блок 13 ввода-вывода соединен каналами обмена информации с аналогоцифровым преобразователем 12 .и бло50 ком 16 индикации.

Способ реализуется следующим образом.

Амплитуда и активная составляющая

S5 сигнала вихретокового преобразователя, на первой частоте, активная и реактивная составляющие этого сигнала на второй и третьей частотах .с блоков 84 х,...11.х,...Ь„х„— ! ш образцов !

А„В „...А;В;...А,„Вм

t1 С1, I

° .. С;„ значений толщины и электрспроводящего слоя

11

В

7ь

Я выделения активной и реактивной составляющих через коммутатор 11 и аналого-цифровой преобразователь 12, поступают на центральный процессор

14, где происходит формирование трех информативных сигналов. Первый информативный сигнал А получается как отношение амплитуды вносимого напряжения Чв„ вихретокового преобразователя 4 к активной составляющей этого напряжения. При этом используется напряжение частоты f< генератора 1.

Частота выбирается из условия проникновения электромагнитного поля на глубину, равную части толщины электропроводящего слоя. Второй и третий информативные сигналы В и С получаются как отношение активной и реактивной составляющих Ч з на частотах Й и Е . Частота fy генератора 2 выбирается из условия проникновения электромагнитного поля на глубину, равную части толщины электропроводящего слоя, при этом f<4f>. Частота f> генератора 3 выбирается из условия про е никновения электромагнитного поля на. глубину, большую толщины электропроводящего слоя. Из центрального про- . цессора 14 значения сигналов передаются в блок 15 памяти и запоминаются там. Первый и второй сигналы {А и

В} являются линейно независимыми, так как сформированы на разных частотах и зависят только от двух параметров двухслойного изделия: толщины диэлектрического слоя и электрофизического параметра электропроводящего слоя. Это позволяет определить по ниМ эти два параметра. Третий сигнал (С) зависит Ьдновременной от трех параметров. двухслойного изделия, поэтому для определения толщины электропроводящего слоя используются все три сигнала.

Перед измерением ВТП устанавливают на контрольные образцы с заданными параметрами по следующей схеме:

С%1 -" С1

С С. а) !

Сд„Cq

3 14360

Здесь приняты следующие обозначения:

А;В; — значения А и В, соответствующие i-му образцу со значения параметров; h — толщина диэлектри5 ческого слоя; х; — обобщенный электрофизический параметр электропроводящего слоя, С; — значения третьего сигнала, соответствующие )-му образ- )p цу со значениями параметров h ..,,х .

1 1 и t — значение толщины электропро) водящего слоя образца с параметрами

h,.9 х1 °

m — число образцов с различными 15 сочетаниями h и х, охватываняцими заданные диапазоны изменения парамет- . ров h и х;

n — - число образцов с параметрами

h, х; и значениями толщины, охватывающими заданныц диапазон изменения параметра

Каждой паре параметров h; х; соответствует пара значений А ;, В;. Поскольку А и В не зависят от толщины, 25

56

4 значений А; и В; гарантирует, что точка А, В„ находится внутри треугольника, ограниченного выбранными точками, что необходимо для двумерной интерполяции. Для определения возьмем значения А „ В „, А,В и А, В . При этом иэ блока 13 памяти вьделяют также значения соответствующих параметров образцов и третьих сигналов с соответствующими значениями толщины по схеме: х„х х х„

h) h1 Ь4 Ъ hg

А,,В А,В А,В АкВк ($1 $4)

Подставляя вместо S соответственно h;, x; и С;1, получают значение S„, равное h„, x к и С соответ1 ственно. то одной паре значений А, В .соответ1 ствует п значений третьего сигнала

С; . Значения параметров h,, х и t< вводят блоком 13 ввода-вывода и хранят в блоке 15 памяти в соответствии ЗО со значениями h ..,,х; и t ... .После пере1 бора всех эталонных образцов с блока

13 ввода-вывода подают сигнал о переводе процессора 14 в режим измерения.

В этом режиме процессор 14 перебирает, все заполненные значения сигналов

А и В и сравнивает их и измененными значениями сигналов (A„ В„) в рабочем режиме. При этом вьделяются четыре пары ближайших к А„, В к значе- 40 ний сигналов А и В, удовлетворяющие условиям: 4А „> О, 4В, О; 4A1 > О, dB :<О; dA3 <О, dBg 70; dAg 0, dB (О, где 4А; = А; — А, 4В;

= В; — B, i = 1,2,3,4 — порядковые . номера выбранных эталонных образцов.

Под ближайшими значениями подразумеваются значения, соответств е минимуму функционала Р dA + 4В.. и

На плоскости АОВ (фиг.2) точка Ак,Вк при таких условиях лежит внутри четырехугольника, образованного точками А, В;.

Формируют сигнал В z = В + (А»вЂ”

В, — В, — А ) — — — — - . Выбирают из четырех

4 А Л ф пар значений сигналов А и В три пары:

А1, В,; А, В и А В если В 7Вк

Ф и А, В, если В „ (В „. Такой выбор

По значениям А„В,; А,В ; А,В4 и А„,Вк, согласно известным завйсимостям для двухмерной интерполяции определяют значения толщины h„ диэлектрического слоя, электрофизический параметр хк электропроводящего слоя двухслойного изделия и формируют значения третьего сигнала С,, соответствующие равным толщинам вьделенных эталонных образцов. Зависимости линейной двухкамерной интерполяции имеют вид: $ -$ =а, (А,-А ) + а (В1-В ) S,-$+ =a, (А,-А+) + а (В,-В ) S к $,-а, (А,-А „) -а (В „-В к),, где из первых двух уравнений а и а равны (в,-в ) ($,-$ ) — (в,-вт) ($,-$g) (Аг g (Sñ-$z) — (А -А )

d где d =(А,-А ) (B „-В ) — (А„-А ) (В, -В ), 1436056

Далее по зависимости С = f(t )

) 3 (фиг. 3) методом интерполяции определяют значение тогпцины электропроводящего слоя двухслойного изделия согласно выражению где С +,, С вЂ” ближайшие к С боль10 шее и меньшее значения С>, t Ä, t — соответствующие им значения толщины электропроводящего слоя эталонных образцов.

Значение tq найдено с учетом значений параметров h < и х к двухслойного изделия, так как С сформированы с учетом значений А,B „„..

Формула изобретения

f.Òðåõïàðàìåòðîâûé вихретоковый способ контроля двухслойных изделий 25 с диэлектрическим и электропроводящим слоями, заключающийся в том, что на контролируемом участке изделия, со стороны диэлектрического слоя размещают вихретоковый преобразователь, З0 возбуждают вихревые токи трех частот, первую и вторую из них выбирают из условия проникновения электромагнитного поля на глубину, равную части толщины электропроводящего слоя, третью частоту выбирают из условия проникновения электромагнитного поля на

/ глубину, большую толщины элек"рогроводящего слоя, измеряют активную и реактивную составляющие вносимых параметров на каждой иэ трех частот, формируют три информативных сигнала, второй и третий информативные сигналы получают как отношение активной .и реактивной составляющих вносимого параметра соответствующей. частоты, определяют по первому и второму ин,формативным сигналам толщину диэлектрического слоя и электрофизический параметр электропроводящего слоя, а затем по третьему информативному сигвалу и ранее найденным параметрам изделия определяют толщину электропроводящего слоя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, первый информативный сигнал формируют по отношению амплитуды вносимого параметра на первой частоте к его активной,составляющей.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что перед измерением получают совокупность значений каждого из информативных сигналов с помощью набора контрольных образцов, варьирующих параметры слоев в диапазоне их измерения, а при интерпретации результатов измерения пользуются двумерной линейной интерполяцией по точкам, полученным с помощью контрольных образцов.

1436056 ск

4 < ta ау р

Составитель П.Шкатов

Редактор А.Шандор Техред M.Äèäûê Корректор M.Максимипинец

Заказ 5642/45 Тираж 847

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений. и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,.г. Ужгород, ул. Проектная, 4