Способ измерения толщины изоляционных покрытий

 

пп 5l5932

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ своз Советекиз

Соииалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.04.74 (21) 2015850/28 с присоединением заявки № (51) М, Кл. G 01В 7, 06

Совета Министров СССР по делам изобретений ч открытий

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 27.07.76 (53) УДК 531.717.11 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Вяхорев, Л. И. Трахтенберг и В. В. Фоменко (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕР EH ИЯ ТОЛ ЩИ НЫ ИЗОЛЯ ЦИО Н Н ЫХ

ПОКРЫТИЙ НА НЕМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ

ОСНОВАНИЯХ

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области неразрушающего контроля методом вихрезых токов и может быть использовано в устройствах для измерения толщины тонких изоляционных покрытий на немагнитных электропроводных основаниях.

Известен способ измерения параметров изделий токовихревыми преобразователями, устанавливаемыми на изделие, заключающийся в том, что питают преобразователи переменным током, уравнивают чувствительности преобразователей к изменениям исключаемых параметров, векторно суммируют сигналы преобразователей и по полученному результату судят об измеряемом параметре.

Недостатками известного способа является сложность его реализации и сложность обработки полученных результатов, что снижает его точность.

Целью изобретения является увеличение точности измерения толщины изоляционных покрытий на немагнитных электропроводных основаниях.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь, выполненный в виде возбуждающей и измерительной катушек, устана вливают на контролируемое покрытие, соосно ему с противоположной стороны изделия размещают дополнительную измерительную катушку, выбирают частоту питания преобразователя, чтобы зависимости сигналов,преобразователя и измерительной катушки от изменений удельной электропроводно5 сти и толщины основания были одинаковыми, противофазно суммируют выходные сигналы преобразователя и измерительной катушки и по сумме судят о толщине изоляционного покрытия.

На фиг. 1 показаны графики зависимости выходного напряжения преобразователя и дополнительной измерительной катушки от параметров основания для различных тол15 щин покрытия; на фиг, 2 — функциональная схема устройства, реализующего описываемый способ; на фиг. 3 — графики напряжений индикатора,для описываемого и известного способов.

20 Описываемый способ осуществляется следующим образом.

Выходное напряжение накладного преобразователя зависит от толщины изоляционного покрытия и удельной электропроводHости и

25 толщины проводящего основания, а выходное напряжение измерительной катушки, измеряющей поле накладного преобразователя с другой стороны основания, зависит только от удельной электропроводности и толщи30 ны проводящего основания.

5ЮЗ

В том случае, если выполняются условия;

Е = (1 и .3(1, (1) где d — толщина основания;

R — радиус накладного преобразователя = 1 2-.fa где f — частота тока питания преобразователя; ро=4л 10- — магнитная постоянная;

cr — удельная электропроводность основания, или

)2d f(32-,2d210 7„- (2) зависимости выходных напряжений накладного преобразователя и измерительной катушки от удельной электропроводности и толщины основания одинаковы.

На фиг. 1,а ли ниями А, Б, В, Г на комплексной плоскости показаны зависимости выходного напряжения 1l накладного преобразователя радиусом 5,0 мм, питаемого переменным током частоты 45,5 кгц; от произведения d o. толщины и удельной электропроводности основания для различных значений толщины Н изоляционного покрытия (линия

А — 0 мим; Б — 20 мкм;  — 50 мкм; Г—

100 мкм).

На фиг. 1, б показаны аналогичные зависимости выходного напряжения U èçìåðèòåëüной катушки радиусом 5,0 мм, измеряющей поле накладного преобразователя с другой стороны основания. Видно, что зависимости напряжений UH накладного преобразователя и UH из мерительной катушки от удельной электропроводности и толщины основания одинаковы. Это позволяет, противофаз но суммируя выходные напряжения накладного преобразователя и измертильной катушки, измеряющей поле накладного преобразователя с другой стороны основания, устранить влияние одновременных изменений удельной эле ктропроводности и толщины основания и повысить за счет этого точность измерения толщины изоляционного покрытия.

Устройство, реализующее описываемый способ, содержит генератор 1 переменного тока, токовихревой накладной преобразователь 2, состоящий из возбуждающей катушки 3 и измерительной катушки 4, измеряющей токовихревое поле со стороны контролируемого покрытия 5, нанесенного на основание б, дополнительную измерительную катушку 7, состоящую из обмотки 8, измеряющей токовихревое поле с другой стороны основания 6, и индикатор 9 толщины. изоляцио нного покрытия. Возбуждающая и измерительная катушки 3 и 4 намотаны на диэлектрическом каркасе 10, который закреплен в диэлектрическом корпусе 11. В нижнюю кром ку корпуса 11 впрессованы опорные ша5

С5

4 рики 12, а через отверстия 13 в корпусе выводятся соединительные проводники от катушек 3 и 4. Корпус 11 установлен в держателе 14 и неподвижно зафиксирован с помощью винта 15. Держатель 14 жестко скреплен с кронштейном 16. Измерительная катушка 4 накладного преобразователя 2 последовательно встречно соединена с обмоткой 8 измерительной катушки 7, радиус которой равен радиусу накладного преобразователя. Обмотка 8 намотана на диэлектрическом каркасе 17, закрепленном в диэлектрическом корпусе 18, через отверстия 19 кото. рого выводятся соединительные проводники ,от обмотки 8. Корпус 18 установлен в держателе 20 и неподвижно зафиксирозан винтом 21 на расстоянии z между крышками корпусов 11 и 18, превышающем максимальную толщину d контролируемого изделия.

Держатель 20 жестко скреплен с кронштейном 16. В центре каркаса 17 и корпуса

18 установлен подвижный прижимной шток

22, выполненный из диэлектрического материала и подпружиненный пружиной 23.

Чувствительность накладного преобразователя 2 и измерительной катушки 7 к изменениям удельной эле ктропроводности основания определяют с помощью эталонных изделий. Подбором числа витков катушек 4 и 7 уравнивают чувствительности накладного преобразователя 2 и измерительной катушки

7, измеряющей поле преобразозателя с другой стороны основания 6, а противофазное суммирование их выходных напряжений осуществляется последовательным встречным соединением катушек 4 и 7.

Устройство работает следующим об разом.

Генератор 1 переменного тока частоты

45,5 кгц питает возбуждающую катушку 3 ,накладного преобразователя. Контролируемое изделие, состоящее из электропроводного основания б с нанесенным на него изоляционным покрытием 5, помещают между накладным преобразователем 2 и измерительной катушкой 1, измеряющей поле преобразователя с другой стороны основания 6, и с помощью прижимного штока 22 прижимают стороной с нанесенным изоляционным покрытием к опорным шарикам 12. Суммарное напряжение последовательно встречно соединенных катушек 4 и 7 поступает на вход индикатора 9 толщины изоляционного покрытия, например селективного микровольтметра типа В6-2, шкала которого проградуирована в единицах измерения толщины покрытия.

На фиг. 3 линиями А, Б, В, Г представлены зависимости показаний Н индикатора устройства, реализующего предлагаемый способ, от толщины d и удельной электропроводности о основания на рабочей частоте

45,5 кгц устройства при радиусе накладного преобразователя, равном 5,0 мм, для значения толщины Н изоляционного покрытия соответственно 0 мкм, 20 мкм, 50 мкм и

515932

Формула изобретения

15 а) б) 1т

1,0

0,7

0,4

0,1

ОУ 0Z 05 04 EeVq 0,1 ОЛ 0,3 О,Ф

100 мкм, а линиями Д, Е, 5К, 3 — аналогичные зависимости результатов измерения толщины изоляционных покрытий известным способом.

Таким образом, описанный способ позволяет повысить точность измерения толщины тонких изоляционных покрытий, нанесенных на малопроводящие тонкие основания.

Способ измерения толщины изоляционных покрытий на немагнитных электропроводных основаниях, заключающийся в том, что устанавливаемые на изделие токовихревые накладные преобразователи питают перем иным током, уравнивают чувствительности преоора..ователей к изменениям исключаемых параметров основания и суммируют векторы их сигналов, отличающийся тем, «-о, с целью увеличения точности измерения, преобразователь, выполненный в виде возбуждающей и измерительной катушек, устанавливают на контролируемое покрытие, соосно ему с противоположной стороны изделия размещают дополнительную измерительную катушку, выбирают частоту питания преобразователя, чтобы зависимости сигналов преобразователя и измерительной катушки от изменений удельной электропроводности и толщины основания были одинаковыми, противофазно суммируют выходные сигналы преобразователя и измерительной катушки и по сумме судят о толщине изоляционного покрытия.

515932

С ь

«@> ь

С с - л"> О

CQ

С с-., Cg :

L

1м сб

С > = ь Q . ъ сЪ СЪ сЬ а о с сь о с)

Я сс - <

hl Ä<

Ъ" ь

4. . »

«ь

В ф ".

К

Ъ.

CC

Ю о .

И

CU ()

et/ ( о

1»