Способ измерения площади поверхности электропроводного объекта

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель - повышение быстродействия и расширение области применения путем одновременного подключения измеряемого и эталонного объектов и обеспечения необходимой точности измерений при контроле площадей поверхности малоразмерных объектов. Электролит ванны приготавливают в виде водного раствора солей двух разновалентных форм одного металла в неравной концентрации. Эталонный измеряемый объект размещают в определенном пространственном отношении и пропускают через них знакопеременный периодический измерительный ток, измеряют постоянную составляющую этого тока, по величине и знаку которой судят об отличии площадей поверхности эталонного и измеряемого объектов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) G Ol В 7 32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

I (21) 4382640/25-28 (22) 14.01.88 (46) 15.01.90. Бюл. У 2 (71) Особое конструкторское бюро биологической и медицинской кибернетики (72) В.В. Саввин и Д.А.Соболев (53) 531.7)7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1252664, кл. G 01 В 7/32, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ IIJIOPPjg ПОВЕРХЦОСТИ ЭПЕКТРОПРОВОДНОГО ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, Цель повышение быстродействия и расширение области применения путем одновИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерению площадей поверхности электропроводных объектов.

Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение области применения путем одновременного подключения измеряемого и эталонного объектов и обеспечения необходимой точности измерений при контроле площади поверхности малоразмерных объектов.

Способ осуществляется следующим образом.

Для реализации способа подготавливают электролит для электролитической ванны, состав которого обеспечивает возможность осуществления в ванне окислительно- восстановительной электрохимической реакции. Электролит представляет собой водный раст„„SU„„1536192 А 1 ременного подключения измеряемого и эталонного объектов и обесгечения необходимой точности измерений при контроле площадей нове рхно сти малоразмерных объектов. Электролит ванны приготавливают в виде водного ряст— вора солей двух ря»loIlялентных форм одного металла в нерявной концентрации. Эталонный и измеряемый объекты размещают в определенном прострянственном отношении и пропускяют через них знакопеременный пери< дический из— мерительный ток, измеряют постоянную составляющую этога тока, по величине и знаку которой судят об отличии площадей поверхности этялонного и измеряемого объектов. вор двух химических соединений, диссоциирующих в воде с образованием раз новалентных ионов метялля в неравной концентрации, например водный раствор сульфатов двух- и трехвалентного железа. В раствор погружяют два электрода, один из котцарь<к представляет собой электропронодный объект с известной площадьl< 1<оверхности, а другой — с площадью иовер.ности, подлежащей измерен1<ю, и р;1.полагают их в ванне тяк, чтобь1 рясгтсяние между электродями былс и;1 порядок больше эквивалентного рапи,ся большего из объектов. II<1,р l<<= нные в электролит измеряемый и 1тс<лонный объекты подкл<<1ч<1ют к 11<-.то 1»1<ку переменного напряже ни<1 . В< -11»1»ну вы— ходного напряжеHllя . I о< l "". чникя устанавливают ».1 i <.:1 ..1.1: <.печения

1536192

50 электродной плотности тока ванны, близкой к предельному току диффузии.

При пропускании через ванну электричЕского тока на катоде ванны про5 исходит во сстановление трехвалентного железа с образованием остающихся в растворе двухвалентных ионов же.пеза, а на аноде — окисление двухвалентного железа с образованием остающихся в растворе трехвалентных ио-нов железа,т.е.оба электрода ванны— эталонный и измеряемый объекты играют роль только источника и приемника электронов, а материал самих 15 электродов не принимает участия в электрохимической реакции.

Поскольку приложенное к электродам ванны измерительное напряжение имеет знакопеременный характер, роли като- э0 да и анода ванны попеременно выполняют эталонный и измеряемый объекты, а во внешней цепи протекает переменньш измерительный ток.

В одном йз полупе риодов измеритель-25 ного напряжения роль катода ванны выполняет эталонный объект, а роль анода — измеряемый объект. В течение этого полупериода находящиеся вблизи катода ионы трехвалетного железа 30 получают электроны и восстанавливают-, ся до двухвалентной формы, в результате чего концентрация ионов трехвалентного железа вблизи поверхности катода изменяется по сравнению с исходной концентрацией ионов этой формы в глубнне раствора электролита. Непосредственно у поверхности катода (эталонного объекта) она сникается (вплоть до нулевого значения при плот-40 ности тока, близкой к предельному току диффузии) и линейно возрастает с направления границы диффузионного слоя до значения исходной концентрации ионов трехвалетного железа. 45

Вследствие возникших в растворе электролита градиентов концентраций носителей в ванне протекают диффузионные электрические токи.

При равенстве площадей эталонного и измеряемого объектов Разность амплитудных значений токов, протекаюшрх через электролитическую ванну в разные полупериоды измерительного напряжения, равна нулю, что свидетельствует об отсутствии в составе тока ! постоянной составпяИщей.

По равенству нулю постоянной составляющей протекающего через электролитическую ванну измерительного тока судят о равенстве площадей поверхности эталонного и измеряемого объекта.

При различии площадей поверхности эталонного и измеряемого объектов протекающий через электролитическую ванну измерительный ток становится асимметричным. Появление асимметрии переменного измерительного тока свидетельствует о наличии в его составе постоянной составляющей. Ро отличию от нуля постоянной составляющей протекающего через электролитическую ванну измерительного тока и знаку этой составляющей судят об отличии площадей поверхности эталонного и измеряемого объектов, Формула изобретения

Способ измерения площади поверхности электропроводного объекта, заключающийся в том, что в электролитическую ванну погружают эталонный и измеряемый объекты, сравнивают пропускаемый через последние измерительный ток, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения, в качестве электролита используют водный раствор солей двух разновалентных форм одного металла в концентрациях, определяемых из соотношения

С В Э + hS — ? )

С, Р $Э вЂ” Б где С< — концентрация первой соли, С вЂ” концентрация второй соли;

D — коэффициент диффузии диссоциированных ионов металла первой соли (при температуре измерения);

2 — коэффициент диффузии диссоциированных ионов металла второй соли (при температуре измерения);

S — площадь поверхности эталонЭ ного объекта;

g S, — верхний предел измерения площади поверхности электропроводного объекта;

5,S — нижний предел измерения площади поверхности электропроводного объекта, эталонный и измеряемый обьекты устанавливают в ванне на расстоянии, на порядок превышающем эквивалентный радиус большего из объектов, измерительный ток через зтлш япый и измеряемый объекты пропускают . дновременно, 153F 192

Составитель Л. Крюкова

Редактор Л. Веселовская Техред М.Ходанич Корректор В ° ГиРнвк

Заказ 100 Тираж 491 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðîä, ул. Гагарина,101 используют знакопеременный периодический ток, измеряют постоянную составляющую этого тока и по его величине и знаку определяют отличие площадей поверхности эталонного и измеряемо го о бъек то в .