Толщиномер покрытий с электромагнитом


 


Владельцы патента RU 2419066:

Наумчик Игорь Васильевич (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины немагнитных и слабомагнитных покрытий на ферромагнитной основе, а также ферромагнитных покрытий на немагнитной основе. Толщиномер покрытий с электромагнитом содержит бесконтактный датчик осевого перемещения сердечника, например, индукционного, емкостного, оптического (растрового) типа, позволяющий с большой точностью контролировать перемещение сердечника внутри катушек датчика-электромагнита, а также микроконтроллер, источники тока с цифровым управлением, аналого-цифровые преобразователи, датчики тока, которые обеспечивают питание катушек датчика-электромагнита и контроль разности величин сил тока на катушках. С целью компенсации влияния веса сердечника при различных углах наклона датчика-электромагнита толщиномер покрытий с электромагнитом содержит датчик ориентации его продольной оси относительно поля тяготения земли, например датчик угла наклона. Технический результат: толщиномер позволяет повысить точность проводимых измерений, сократить время измерений, контролировать толщины покрытий в труднодоступных местах и под разными углами, упростить конструкцию, уменьшить габаритные размеры толщиномера, автоматизировать процесс измерений и проводить измерения в цеховых условиях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины немагнитных и слабомагнитных покрытий на ферромагнитной основе, а также ферромагнитных покрытий на немагнитной основе.

Наиболее близким по технической сути (прототипом) к предлагаемому толщиномеру покрытий с электромагнитом является толщиномер, описанный в работе Валитова А.М.-З. и Шилова Г.И. Прибора и методы контроля толщины покрытий. - Л.: Машиностроение, 1970, стр.14-17.

Действие прибора основано на измерении силы притяжения подвижного сердечника электромагнита датчика в зависимости от толщины покрытия. Величина силы притяжения сердечника определяется величиной силы тока, протекающего по обмотке в момент отрыва сердечника электромагнита от контролируемой детали. Датчик имеет две коаксиальные катушки с изолированными обмотками и свободно перемещающийся в них сердечник. Магнитные потоки, возникающие в обмотках датчика, направлены навстречу друг другу. Одна обмотка имеет большое число витков, и ток в ней изменяется от нуля до максимального значения. Вторая обмотка имеет небольшое число витков, и сила тока в ней постоянна. Направление токов в обмотках противоположно. При прохождении тока по первой обмотке сердечник втягивается. Затем ток уменьшается до величины, при которой сердечник датчика оторвется от детали.

Недостатками такого толщиномера являются:

- отрыв сердечника датчика от детали фиксируется по размыканию контактов, что требует значительного зазора между сердечником и кнопкой и вносит дополнительную погрешность в результаты измерений;

- субъективная оценка момента отрыва сердечника датчика по шкале прибора, что не позволяет автоматизировать процесс измерений и использовать прибор для непрерывных измерений;

- необходимость в строгой вертикальной ориентации датчика, что вносит ограничения на его применение;

- громоздкость и необходимость работать вблизи источника питания.

Задачей изобретения является получение технического результата, состоящего в повышении точности проводимых измерений, сокращении времени измерений, в возможности контроля толщины покрытий в труднодоступных местах и под разными углами наклона датчика электромагнита, уменьшении габаритных размеров, упрощении конструкции толщиномера, автоматизации процесса измерений и возможности проведения измерений в цеховых условиях.

Этот технический результат достигается тем, что толщиномер покрытий с электромагнитом содержит бесконтактный датчик осевого перемещения сердечника, например, индукционного, емкостного, оптического (растрового) типа, позволяющий с большой точностью контролировать перемещение сердечника внутри катушек датчика-электромагнита, а также микроконтроллер, источники тока с цифровым управлением, аналого-цифровые преобразователи, датчики тока, которые обеспечивают питание катушек датчика-электромагнита и контроль разности величин сил тока на катушках. С целью компенсации влияния веса сердечника при различных углах наклона датчика-электромагнита толщиномер покрытий с электромагнитом содержит датчик ориентации его продольной оси относительно поля тяготения земли, например датчик угла наклона типа инклиномера.

На чертеже показана структурная схема толщиномера покрытий с электромагнитом.

Толщиномер покрытий с электромагнитом содержит бесконтактный датчик осевого перемещения сердечника 1, сердечник 2, наружную обмотку 3, внутреннюю обмотку 4, датчик-электромагнит 5, датчик угла наклона 6, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 8 и 9, датчики тока 10 и 11, микроконтроллер 12, жидкокристаллический (ЖК) экран 13, источники тока с цифровым управлением 14 и 15. На чертеже также показана контролируемая деталь 7 с покрытием.

Для уменьшения влияния свойств деталей на работу датчика в приборе используется игольчатый сердечник, который может изготовляться нескольких типов для разных диапазонов.

Микроконтроллер 12 управляет процессом измерения, производит обработку полученных данных и выдает результат измерений на ЖК-экран 13, а также осуществляет питание катушек датчика-электромагнита и контроль величины сил тока на катушках. Разность токов и является функцией толщины покрытия.

Необходимо также учитывать то обстоятельство, что на сердечник 2 действует сила его веса, которая зависит от угла наклона датчика-электромагнита 5 к поверхности контролируемой детали. Датчик-электромагнит 5 оснащен дополнительно датчиком ориентации его продольной оси относительно поля тяготения Земли, например датчиком угла наклона 6, что позволяет изменять силу тока, компенсирующую влияние веса сердечника 2 при различных углах наклона датчика-электромагнита 5.

Таким образом, микроконтроллер 12 учитывает силу веса сердечника 2 при определении толщины покрытия с помощью датчика угла наклона 6, что значительно расширяет область применения толщиномера, дает возможность контроля толщины покрытий в труднодоступных местах, под разными углами наклона датчика-электромагнита и возможность проведения измерений в цеховых условиях.

Толщиномер покрытий с электромагнитом работает следующим образом.

При включении толщиномера покрытий с электромагнитом микроконтроллер 12 формирует управляющий сигнал для подачи питания на внутреннюю обмотку 4 через источник тока с цифровым управлением 14 и включения бесконтактного датчика осевого перемещения сердечника 1. Одновременно включается датчик угла наклона 6, который выдает на микроконтроллер 12 информацию об ориентации продольной оси датчика-электромагнита 5 относительно поля тяготения Земли с целью компенсации влияния веса сердечника 2. Сила тока на внутренней обмотке 4 имеет такую величину, чтобы оторвать сердечник 2 от поверхности детали, т.е. привести в исходное положение. Величина силы тока измеряется через АЦП 9 и датчик тока 11. Сердечник 2 приходит в движение, и бесконтактный датчик осевого перемещения сердечника 1 сигнализирует об этом микроконтроллер 12. Затем микроконтроллер 12 формирует сигнал для подачи питания через источник тока с цифровым управлением 15 на внешнюю обмотку 3. Направление токов в обмотках противоположно, поэтому магнитные потоки в датчике-электромагните 5, возникающие в этих обмотках, направлены навстречу друг другу. Ток в обмотке 3 изменяется от нуля до максимального значения, необходимого для втягивания сердечника 2 до соприкосновения с поверхностью контролируемой детали с покрытием 7. Бесконтактный датчик осевого перемещения сердечника 1 сигнализирует об этом микроконтроллеру 12, который формирует сигнал для изменения питания катушек через источники тока с цифровым управлением 14 и 15. Сила тока на внутренней обмотке 4 увеличивается, а на внешней обмотке 3 уменьшается до величины, пока сердечник 2 не оторвется от поверхности детали. Т.е. при некоторых значениях токов на обмотках в момент, когда сила выталкивания сердечника становится больше силы его притяжения к испытуемой детали, происходит отрыв сердечника от детали. Бесконтактный датчик осевого перемещения сердечника 1 сигнализирует об этом микроконтроллеру 12. Изменение силы тока на двух обмотках значительно сократит время измерений.

Микроконтроллер 12 непрерывно измеряет силу токов на обмотках через АЦП 8 и 9, а также датчики тока 10 и 11. Величина силы притяжения сердечника 2 определяется разностью величин сил тока, протекающих по обмоткам датчика-электромагнита 5 в момент отрыва сердечника 2 от поверхности контролируемой детали 7.

Микроконтроллер 12 осуществляет обработку полученных данных, переводит полученный результат обработки данных в толщину покрытия контролируемой детали 7 и выводит соответствующую информацию на ЖК экран 13. При этом информация может накапливаться, что автоматизирует процесс измерений.

Предлагаемый толщиномер покрытий с электромагнитом позволяет повысить точность проводимых измерений, сократить время измерений, контролировать толщины покрытий в труднодоступных местах и под разными углами, упростить конструкцию толщиномера, уменьшить габаритные размеры толщиномера, автоматизировать процесс измерений и проводить измерения в цеховых условиях.

1. Толщиномер покрытий с электромагнитом, содержащий датчик-электромагнит, имеющий две катушки с изолированными обмотками, по которым проходят токи, создающие встречные магнитные потоки, и свободно перемещающийся внутри катушек сердечник, величина силы притяжения которого к поверхности контролируемой детали зависит от толщины покрытия и определяется величинами сил тока, протекающего по обмоткам датчика-электромагнита в момент отрыва сердечника от контролируемой детали, отличающийся тем, что он содержит бесконтактный датчик осевого перемещения сердечника, например индукционного, емкостного, оптического (растрового) типа, позволяющий с большой точностью контролировать перемещение сердечника внутри катушек датчика-электромагнита, а также микроконтроллер, источники тока с цифровым управлением, аналого-цифровые преобразователи, датчики тока, обеспечивающие питание катушек датчика-электромагнита и контроль разности величин сил тока на катушках.

2. Толщиномер покрытий с электромагнитом по п.1, отличающийся тем, что, с целью компенсации влияния веса сердечника при различных углах наклона датчика-электромагнита, он содержит датчик ориентации его продольной оси относительно поля тяготения земли, например датчик угла наклона типа инклиномера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу оценки толщины стенки полой детали типа лопатки газотурбинного двигателя, по меньшей мере в одной точке, имеющей определенный радиус кривизны в этой точке, внутри интервала радиусов кривизны и определенных значений толщины, заключающийся в том, что определяют величины импеданса электрической цепи, образованной датчиком токов Фуко, наложенным на стенку, вводят эти величины на вход блока цифровой обработки с нейронной сетью.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в процессе изготовления многослойных изделий. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для определения толщины солеотложения в оборудовании химических, нефтехимических предприятий, а также тепловых, геотермальных, атомных энергоустановок.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для неразрушающего контроля при измерении толщины токопроводящего слоя электропроводящих материалов, может использоваться, например, в машиностроении для контроля технологических остаточных напряжений поверхностного слоя изделий после механообработки.

Изобретение относится к неразрушающему контролю методом вихревых токов и может быть использовано для контроля свойств объектов из электропроводящих материалов, в частности толщины покрытия и проводимости основы.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Изобретение относится к магнитным толщиномерам и может быть использовано для контроля толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании, ферромагнитных покрытий на немагнитном основании, а также для контроля толщины листов и фольг из ферромагнитного материала в машиностроении и др.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к области гидрологии и связано с определением толщины ледяного покрова замерзающих акваторий по данным дистанционных средств измерений, устанавливаемых на метеорологических искусственных спутниках Земли.

Изобретение относится к устройствам измерения толщины стенки трубок и может быть использовано как средство неразрушающего контроля при массовом производстве, в частности в процессе производства тепловыделяющих элементов атомных реакторов

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и направлено на мгновенное определение смены фазы воды и снижение влияния фазы воды и наличия примесей в ней на точность измерения толщины

Изобретение относится к способу и устройству для измерения толщины слоя частично кристаллизованных расплавов, в особенности на ленточном транспортере, в рамках способа литья полосы

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано на трубопроводах нефти и газа на химических и нефтехимических предприятиях, тепловых и атомных энергоустановках

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике и льдотехнике. Техническим результатом является расширение функциональной возможности устройства. Технический результат достигается тем, что устройство для определения толщины льда содержит чувствительный элемент, выполненный в виде полой герметичной эластичной цилиндрической оболочки, а также введены микроволновой генератор, полый диэлектрический цилиндр, снабженный металлическим цилиндрическим резонатором, имеющим одной из торцевых стенок тонкую диафрагму и измеритель амплитудно-частотных характеристик, причем полость эластичной герметичной цилиндрической оболочки соединена с первым плечом, полого диэлектрического цилиндра, выход микроволнового генератора подключен ко второму плечу полого диэлектрического цилиндра, третье плечо которого соединено со входом измерителя амплитудно-частотных характеристик, выход которого является выходом устройства. 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике. Сущность изобретения: устройство для контроля толщины проводящей пленки изделий электронной техники непосредственно в технологическом процессе ее формирования в вакууме путем измерения электрического сопротивления содержит подложку из диэлектрического или полупроводникового материала, металлические контактные площадки, выполненные на противоположных концах упомянутой подложки с лицевой ее стороны, для обеспечения соединения с измерительным прибором, заданную проводящую пленку. В устройстве каждая металлическая контактная площадка выполнена двуслойной в виде ступенчатой структуры со стороны, противоположной концу упомянутой подложки, при этом первый слой металлической контактной площадки, расположенный непосредственно на упомянутой подложке, выполнен толщиной, превышающей толщину заданной проводящей пленки в 1-2 раза, а второй - толщиной (0,5÷1)×10-6 м, смещение по горизонтали второго слоя ступенчатой структуры относительно первого в сторону соответствующего конца упомянутой подложки определяют из определенного выражения, при этом заданная проводящая пленка выполнена непосредственно на лицевой стороне обеих металлических контактных площадок и свободной части упомянутой подложки между ними, идентичной контролируемой проводящей пленке на рабочих подложках изделий. Технический результат изобретения - повышение точности и соответственно воспроизводимости. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: устройство обнаружения дальнего поля вихревых токов вводится в цилиндрические трубы и перемещается по ним. Устройство может быть использовано для измерения толщины трубы и содержит излучающую рамку и множество симметрично расположенных приемных устройств по противоположным сторонам излучающей рамки, схему для возбуждения излучающей рамки, схему для приема сигнала от каждого приемного устройства и для обработки указанного сигнала с исключением двойной индикации дефектов. Сигнал является свернутым сигналом, пропорциональным толщине трубы вблизи каждого из приемных устройств. Множество симметрично расположенных приемных устройств представляют собой две пары рамок. Каждая пара расположена по каждую сторону излучающей рамки на расстоянии L1=k1×dz и L2=k2×dz, где k1 и k2 не имеют общего делителя и dz является длиной шага вдоль продольной оси установки. Удаление ложных дефектов из измерений содержит определение линейной комбинации сигналов множества симметрично размещенных приемных рамок. Технический результат: возможность удаления ложных артефактов. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение при измерениях толщины тонкопленочных структур. Целью изобретения является упрощение процессов калибровки кулонометрического нанотолщиномера и получения результата измерения толщины покрытия. Кулонометрический нанотолщиномер содержит двухэлектродную электролитическую ячейку, подключенную к источнику тока высокой стабильности, источник электролита и прибор, регистрирующий изменения напряжения в цепи электродов электролитической ячейки. Новым в кулонометрическом нанотолщиномере является то, что источник электролита оснащен узлом его прецизионного дозирования, а двухэлектродная электролитическая ячейка, состоящая из платинового катода и анода, представляющего собой слоистое металлическое покрытие исследуемого образца, содержит узел емкостной обратной связи, образованный металлическим покрытием исследуемого участка и платиновым катодом, данные от которого позволяют сформировать каплю оптимальной формы с помощью устройства приема и обработки информации, состоящего из персонального компьютера, плат ввода-вывода и соответствующего программного обеспечения, позволяющего также анализировать зависимость скорости роста напряжения от времени при анодном окислении в режиме постоянного тока для определения толщин и границ раздела слоистой структуры в нанометрах. 1 ил.

Изобретение относится к области in situ контроля производства в условиях сверхвысокого вакуума наноразмерных магнитных структур и может быть использовано в магнитной наноэлектронике для характеризации гетерогенных магнитных элементов в устройствах памяти, в сенсорных устройствах и т.п. Спектральный эллипсометр дополнительно содержит магнитодинамический модуль, состоящий из аксиальных катушек разных диаметров, который производит измерения, основанные на нелинейности характеристики намагничивания пленки. Таким образом, из независимых измерений может определяться толщина пленки. Изобретение обеспечивает повышение функциональности и точности измерений за счет использования дополнительного оптически некоррелированного метода - магнитодинамического метода. 3 ил.
Наверх