Способ измерения толщины диэлектрических изделий

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий и может быть использовано в машиностроительной, электронной, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерений. Цель достигается благодаря тому, что контролируемое изделие располагают в электрическом поле измерительного конденсатора и, при малой толщине по сравнению с межэлектродным расстоянием, потенциал свободной поверхности участка контролируемого изделия зависит от толщины по линейному закону. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к способам неразрушающего контроля материалов, и может быть использовано в машиностроительной промышленности.

В качестве прототипа выбран способ измерения толщины диэлектрических изделий, заключающийся в том, что помещают изделие между пластинами измерительного конденсатора и по изменению его емкости судят о толщине.

Недостаток способа - невысокая точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что измерительному конденсатору предварительно сообщают заряд известной величины, а об измеряемой толщине судят по величине напряжения на измерительном конденсаторе.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Выбирают компенсирующий конденсатор с емкостью много меньшей, чем емкость измерительного конденсатора. Соединяют последовательно измерительный и компенсирующий конденсаторы. Прикладывают к образованному двухполюснику напряжение и измеряют падение напряжения на одном из конденсаторов. Оно пропорцио- нально измеряемой толщине.

Покажем это и оценим требуемую степень малости компенсирующего конденсатора, так как неограниченное уменьшение его емкости уменьшает величину энергии образуемой системы и снижает возможность информативного сигнала, что повышает требования к средствам измерения. Для величины тока I, текущего через исследуемый двухполюсник, можно записать выражение I= , (1) где U - величина приложенного напряжения; ω - его частота; С_х и С_о - емкости соответственно измерительного и компенсирующего конденсаторов.

Используя выражение (1), падение напряжения U_x на измерительном конденсаторе С_х можно выразить как U_x= , (2) где, пренебрегая по условию С_х >> С_о емкостью С_о в знаменателе, имеют U_x≈ (3) или ^Ux⁼ , (4) где С_п - получаемое в результате действия способа значение емкости измерительного конденсатора.

Выражение (4) представляет собой искомую линеаризованную зависимость. Поскольку левые части выражений (3) и (4) равны, то, приравнивая их правые части , имеют С_п = С_х + С_о или С_х = С_п - С_о, т.е. истинное значение емкости С_х измерительного конденсатора всегда меньше получаемой при реализации способа на величину емкости компенсирующего конденсатора С_о, что и определяет величину ошибки при реализации способа.

Способ реализуют при помощи устройства, схема которого представлена на чертеже, следующим образом.

Измеряемый элемент 1 изделия располагают между заземленным электродом-подложкой 2 и электродом-зондом 3, соединенным с входом повторителя 4 посредством щупа 5, представляющего собой коаксиально выполненную линеаризующую емкость С_о. С генератора 6 относительно земли подают сигнал в общий вывод повторителя 4, а об измеряемой толщине судят по показаниям вольтметра 7, измеряющего выходное напряжение повторителя относительно земли. Данное включение повторителя позволяет в наиболее удобном виде получить информативный сигнал.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, заключающийся в том, что контролируемое изделие располагают между электродами измерительного конденсатора и по изменению его емкости судят о толщине, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, измерительному конденсатору предварительно сообщают заряд известной величины, а об измеряемой толщине судят по величине напряжения на измерительном конденсаторе.

РИСУНКИ

Рисунок 1