Способ неразрушающего контроля изделий

 

Использование: радиоэлектроника и микроэлектронная промышленность. Сущность изобретения: в способе неразрушающего контроля определяют теплофизические характеристики: теплопроводность, теплоемкость и температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Для определения двух составляющих ТКС - температурной и токовой - измеряют сопротивление образца при двух температурах, определяют температурную составляющую ТКС по результатам измерений сопротивления и температуры и рассчитывают токовую составляющую как разность ТКС и его температурной составляющей.

Изобретение относится к методам кондуктометрического контроля изделий и может быть использовано для определения теплофизических характеристик изделий радиоэлектронной и микроэлектронной аппаратуры, а также для разбраковки изделий по теплофизическим параметрам.

Известен способ определения теплофизических характеристик, используемых для контроля изделий без их разрушения. Способ заключается в нагреве образца импульсом тока и определении динамической величины сопротивления при остывании, с последующим расчетом теплофизических характеристик (1).

Недостатком способа является его ограниченность и невозможность определять некоторые характеристики, например, температурный коэффициент сопротивления.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа и определение как температурной, так и токовой составляющей ТКС.

Способ реализуется в следующей последовательности операций.

Исследуемый образец нагревают протекающим по нему током. Работа осуществляется в импульсном режиме (т.к. нагрев осуществляется импульсами тока) с частотной модуляцией импульсов. Амплитуда импульсов тока нагрева стабилизирована. Регистрируют динамическую величину напряжения на образце. Из полученной реализации выделяют низкочастотную составляющую и измеряют разность фаз между модулирующим сигналом и низкочастотной составляющей напряжения, а также напряжение по фронту и спаду каждого импульса в реализации. По результатам измерения определяют теплопроводность, теплоемкость и температурный коэффициент сопротивления исследуемого образца.

Для конкретного образца нормируются: I_o амплитуда импульсов тока; R_o сопротивление образца в ненагретом состоянии; U_o I_o·R_o напряжение на образце в ненагретом состоянии; S площадь поверхности образца; ω круговая частота модулирующего сигнала; частота следования импульсов тока как функция времени в соответствии с законом модуляции; τ_o длительность импульса.

Измеряются следующие информативные признаки: ϕ_o разность фаз между низкочастотной составляющей напряжения и модулирующим сигналом; U_фр напряжение измеряемого на образце по фронту импульса;
U_сп напряжение измеряемого на образце по спаду импульса.

Теплофизические характеристики определяются по следующим формулам:



где α температурный коэффициент сопротивления,
C теплоемкость образца,
l теплопроводность образца.

Коэффициент К_o определяется по градуировке, a_o и b_o рассчитываются по результатам измерений:




Частота определяется в момент времени ϕ_o/ω
h коэффициент теплоотдачи,
ρ плотность вещества.

При определении ТКС (a) нормируется начальная температура T^o_o, при которой производная измерения, и R_o начальное значение сопротивления образца при температуре T^o_o.

При определении температурной составляющей ТКС (α_т), дополнительно измеряют сопротивление образца при температуре T^o_I, отличной от T^o_o и рассчитывают α_т по формуле

где R_o начальное сопротивление образца при начальной температуре T^o_o,
T=T^o₁-T^o_o разность между вторым значением и начальным значением температуры,
ΔR разность значений сопротивлений образца при температуре T^o₁ и T^o_o.
Далее определяют токовую составляющую ТКС (α_I)
α_I=α-α_т (3)
где α температурный коэффициент сопротивления.

Формула изобретения

Способ неразрушающего контроля изделий, заключающийся в том, что осуществляют нагрев объекта стабилизированными по амплитуде импульсами тока с частотной модуляцией, выделяют низкочастотную составляющую изменения амплитуды импульсов напряжения, измеряют разность фаз между модулирующим сигналом и низкочастотной составляющей напряжения, измеряют напряжение по фронту и спаду каждого импульса и по результатам измерений определяют теплоемкость, теплопроводность и температурный коэффициент сопротивления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа и определения как температурной, так и токовой составляющей температурного коэффициента сопротивления, дополнительно измеряют сопротивление образца при температуре, отличной от температуры, при которой определено его начальное сопротивление, определяют по результатам измерений температурную составляющую температурного коэффициента сопротивления

где R₀ начальное сопротивление образца при начальной температуре Т₀;
T=T^o₁-T^o_o разность между вторым значением и начальным значением температуры;
ΔR=R₁-R₂ разность значений сопротивлений образца при температурах T=T^o₁-T^o_o
и рассчитывают токовую составляющую температурного коэффициента сопротивления
α_I=α-α_т
где α температурный коэффициент сопротивления.