Устройство для контроля параметров диэлектрических покрытий

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля качества диэлектрических покрытий, изделий в машиностроении, авиации и т.д. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности контроля.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор напряжения 1, блок 2 регулировки напряжения, формирователь 3 испытательного напряжения, регистратор 4 пробоев и первый электрод 5, второй электрод 6, подключенный к общей шине, блок 7 управления, включенный между регистратором 4 пробоев и блоком 2 регулировки напряжения, третий вход которого объединен с вторым входом формирователя 3 испытательного напряжения и подключен к второму выходу блока 7 управления, и индикатор 8, подключенный к второму выходу блока 2 регулировки напряжения. Блок 2 регулировки напряжения содержит последовательно соединенные регулируемый задающий генератор 9,счетчик 10 и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 11, выход которого является первым выходом блока 2 регулировки напряжения, а второй вход счетчика 10 и выход задающего генератора 9 являются соответственно первым и вторым входами блока 2 регулировки напряжения, аналоговый вход ЦАП 11 является третьим входом, а выход счетчика 10 - вторым выходом блока 2 регулировки напряжения. Формирователь 3 испытательного напряжения содержит последовательно соединенные коммутатор 12, трансформатор 13 и высоковольтный выпрямитель 14, включенные между вторым входом формирователя 3 испытательного напряжения, первым входом которого является второй вход коммутатора 12. Регистратор 4 пробоев содержит последовательно соединенные первый 15 и второй 16 резисторы, точка соединения которых подключена к второму выходу регистратора 4 пробоев, и формирователь 17 импульсов, выход которого является первым выходом регистратора 4 пробоев, и стабилитрон 18, включенный между входом формирователя 17 импульсов и общей шиной. Блок 7 управления содержит последовательно соединенные узел 19 начальной установки, элемент 2И 20, второй вход которого является входом блока 7 управления, и триггер 21, выход которого является вторым выходом блока 7 управления, узел 22 включения, подключенный к второму входу триггера 21, и элемент НЕ 23, включенный между выходом узла 19 начальной установки и первым выходом блока 7 управления. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля качества диэлектрических покрытий (в частности, толщины анодной пленки на алюминиевых сплавах) изделий в машиностроении, авиации и т.д.

Известно устройство для испытания пленочных конденсаторов по а.с. N664127, кл. G01R 31/14, содержащее последовательно соединенные генератор напряжения, первый усилитель, выход которого соединен с первым выводом испытуемого конденсатора, второй вывод которого соединен с выходом регистратора пробоев изоляции, выход которого через второй усилитель соединен с входом счетчика импульсов, первый выход которого соединен с индикатором, а второй выход с первым входом исполнительного элемента, а также интегратор и пороговый элемент, причем вход интегратора соединен с входом регистратора пробоев изоляции, а выход через пороговый элемент с вторым входом исполнительного элемента. Известное устройство, в принципе, может быть использовано для контроля анодно-окисных покрытий электроразрядным методом. В этом случае одним электродом будет проводящая основа контролируемого изделия, а второй электрод накладывается в процессе контроля на покрытую диэлектрическим (например, анодно-оксидным) покрытием поверхность изделия.

Недостатком известного устройства являются низкие функциональные возможности и точность контроля, т.к. фиксируется только факт пробоя без определения толщины изоляции.

Наиболее близким к изобретению является устройство для испытаний диэлектрических пленок [1] содержащее генератор напряжения, первый и второй усилители, регистратор пробоев изоляции, счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом второго усилителя, вход которого соединен с выходом регистратора изоляции, вход которого соединен с первым выводом испытуемого элемента, а выход генератора напряжений соединен с входом первого усилителя, а также блок регулировки напряжения, первый и второй коммутаторы, формирователь тока пробоя, блок управления, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока регулировки напряжения, выход которого соединен с входом генератора напряжения, третий и четвертый выходы блока управления соединены с управляемыми входами первого и второго коммутаторов соответственно, первые входы которых объединены и соединены с выходом первого усилителя, а выходы коммутаторов объединены с вторым выводом испытуемого элемента, первый вывод которого соединен с выходом формирователя тока пробоя, причем вход блока управления соединен с выходом второго усилителя. Блок управления содержит узел включения генератора, узел начальной установки, первый и второй триггеры, первый и второй элементы НЕ, элемент 2И-НЕ, формирователь режима постоянного напряжения, выход которого соединен с входом синхронизации первого триггера, инверсный выход которого соединен с информационным D-входом, установочный S-вход первого триггера соединен с выходом узла начальной установки, с входом первого элемента НЕ и с первым входом элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с установочным S-входом второго триггера, установочный R-вход которого соединен с выходом узла включения генератора, причем инверсный выход второго триггера является первым выходом блока управления, выход первого элемента НЕ является вторым выходом блока управления, прямой выход первого триггера является третьим выходом блока управления, прямой выход второго триггера является четвертым выходом блока управления, а второй вход элемента 2И-НЕ является входом блока управления. Блок регулировки напряжения содержит регулируемый задающий генератор, двенадцатиразрядный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, разрядные входы которого соединены с соответствующими разрядными выходами двенадцатиразрядного счетчика, первый вход которого соединен с выходом регулируемого задающего генератора, причем вход регулируемого задающего генератора является первым входом блока регулировки напряжения, второй вход двенадцатиразрядного счетчика является вторым входом блока регулировки напряжения, выход цифроаналогового преобразователя является выходом блока регулировки напряжения.

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности и точность контроля, так как дается только качественная оценка диэлектрической пленки больше или меньше толщина заданного значения, без количественной характеристики толщины диэлектрического покрытия.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности контроля за счет обеспечения возможности измерения толщины диэлектрических покрытий крупногабаритных изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля параметров диэлектрических покрытий, содержащем генератор напряжения, первый и второй электроды, индикатор, последовательно соединенные регистратор пробоя, блок управления и блок регулировки напряжения, а также формирователь испытательного напряжения, вход которого объединен с вторым входом блока регулирования напряжения и подключен к второму выходу блока управления, генератор напряжения, блок регулировки напряжения, формирователь испытательного напряжения, регистратор пробоев и первый электрод соединены последовательно, второй электрод подключен к общей шине, а индикатор соединен с вторым выходом блока регулировки напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в блоке регулирования напряжения, содержащем последовательно соединенные регулируемый задающий генератор, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является первым выходом блока регулировки напряжения, а второй вход счетчика и вход регулируемого задающего генератора являются соответственно первым и вторым входами блока регулировки напряжения, аналоговый вход цифроаналогового преобразователя является третьим входом блока регулировки напряжения, а выход счетчика является вторым выходом блока регулировки напряжения.

Кроме того, с целью повышения надежности за счет гальванической развязки высоковольтный цепи, формирователь испытательного напряжения содержит последовательно соединенные коммутатор, трансформатор и высоковольтный выпрямитель, включенные между вторым входом и выходом формирователя напряжения, первым входом которого является второй вход коммутатора.

Регистратор пробоев может содержать последовательно соединенные первый и второй резисторы, точка соединения которых подключена к второму выходу регистратора пробоев, и формирователь импульсов, выход которого является первым выходом регистратора пробоев, и стабилитрон, включенный между входом формирователя импульсов и общей шиной.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для контроля параметров диэлектрических покрытий содержит последовательно соединенные генератор напряжения 1, блок 2 регулировки напряжения, формирователь 3 испытательного напряжения, регистратор 4 пробоев и первый электрод 5, второй электрод 6, подключенный к общей шине, блок 7 управления, включенный между регистратором 4 пробоев и блоком 2 регулировки напряжения, третий вход которого объединен с вторым входом формирователя 3 испытательного напряжения и подключен к второму выходу блока 7 управления, и индикатор 8, подключенный к второму выходу блока 2 регулировки напряжения. Блок 2 регулировки напряжения содержит последовательно соединенные регулируемый задающий генератор 9, счетчик 10 и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 11, выход которого является первым выходом блока 2 регулировки напряжения, а второй вход счетчика 10 и вход задающего генератора 9 являются соответственно первым и вторым входами блока 2 регулировки напряжения, аналоговый вход ЦАП 11 является третьим входом, а выход счетчика 10 вторым выходом блока 2 регулировки напряжения. Формирователь 3 испытательного напряжения содержит последовательно соединенные коммутатор 12, трансформатор 13 и высоковольтный выпрямитель 14, включенные между вторым входом и выходом формирователя 3 испытательного напряжения, первым входом которого является второй вход коммутатора 12. Регистратор 4 пробоев содержит последовательно соединенные первый 15 и второй 16 резисторы, точка соединения которых подключена к второму выходу регистратора 4 пробоев, и формирователь 17 импульсов, выход которого является первым выходом регистратора 4 пробоев, и стабилитрон 18, включенный между входом формирователя 17 импульсов и общей шиной. Блок 17 управления содержит последовательно соединенные узел 19 начальной установки, элемент 2И 20, второй вход которого является входом блока 7 управления, и триггер 21, выход которого является вторым выходом блока 7 управления, узел 32 включения, подключенный выходом к второму входу триггера 21, и элемент НЕ 23, включенный между выходом узла 19 начальной установки и первым выходом блока 7 управления.

Устройство для контроля работает следующим образом.

После включения питания отрицательным импульсом по выходу узла 19 начальной установки устройство приводится в исходное состояние. Счетчик 10 сбрасывается в нулевое состояние импульсом с выхода элемента НЕ 23, а на выходе триггера 21 устанавливается уровень логического "0", запрещающий работу генератора 9 и закрывающий коммутатор 12. На выходе ЦАП 11 устанавливается нулевое напряжение.

По сигналу с выхода узла 22 включения триггер 21 устанавливается в состояние логической "1", что приводит к запуску задающего генератора 9 и срабатыванию коммутатора 12. На выходе счетчика формируется возрастающий двоичный код. Переменный сигнал с выхода генератора 1 напряжения умножается на двоичный код и на выходе ЦАП 11 имеется гармонический сигнал, амплитуда которого линейно возрастает. Этот сигнал через коммутатор 12 поступает на первичную обмотку повышающего трансформатора 13, где его амплитуда повышается до требуемого уровня, выпрямляется высоковольтным выпрямителем 14 и на выходе формирователя 3 испытательного напряжения имеется линейно изменяющееся постоянное напряжение. Это напряжение через защитный резистор 15 поступает на первый электрод 5. Одновременно токозадающий резистор 6 задает требуемый ток стабилитрону 18, на котором держится постоянный уровень напряжения логической "1". В момент пробоя напряжение на электроде 5 падает, что приводит к падению напряжения на стабилитроне 18. Формирователь 17 по этому перепаду напряжения формирует импульс, который через элемент 2И 20 возвращает триггер в исходное состояние. При этом отключается коммутатор 12 и останавливается задающий генератор 9. Код счетчика 10, вызвавший пробой, выводится на индикатор 8. Эта величина, скоррелированная с толщиной диэлектрической пленки, дает количественную характеристику покрытия.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля параметров диэлектрических покрытий, содержащее генератор напряжения, первый и второй электроды, индикатор, последовательно соединенные регистратор пробоя, блок управления и блок регулировки напряжения, формирователь испытательного напряжения, один вход которого объединен с вторым входом блока регулировки напряжения и подключен к второму выходу блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности контроля за счет обеспечения возможности измерения толщины диэлектрических покрытий крупногабаритных изделий, генератор напряжения, блок регулировки напряжения, формирователь испытательного напряжения, регистратор пробоев и первый электрод соединены последовательно, второй электрод подключен к общей шине, а индикатор соединен с вторым выходом блока регулировки напряжения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в блоке регулировки напряжения, содержащем последовательно соединенные регулируемый задающий генератор, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является первым выходом блока регулировки напряжения, а второй вход счетчика и вход регулируемого задающего генератора являются соответственно первым и вторым входами блока регулировки напряжения, аналоговый вход цифроаналогового преобразователя является третьим входом блока регулировки напряжения, а выход счетчика является вторым выходом блока регулировки напряжения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет гальванической развязки высоковольтной цепи, формирователь испытательного напряжения содержит последовательно соединенные коммутатор, трансформатор и высоковольтный выпрямитель, входами формирователя испытательного напряжения являются первый и второй входы коммутатора, а выходом выход высоковольтного выпрямителя.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регистратор пробоев содержит последовательно соединенные первый и второй резисторы и формирователь импульсов, стабилитрон, включенный между входом формирователя и общей шиной, точка соединения резисторов подключена к первому электроду и является вторым выходом регистратора пробоев, первым выходом которого является выход формирователя импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1