Измерительное устройство

 

Союз Соаетских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИУЕВЬСХВУ

<и>74!034 (61) Дополнительное к аат. сеид-ву (22) Заявлено 051277 (21) 2550929/18-28 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 15,06,80, бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 1806 80 (53)М. Жл. а О1 В 7/Î8

Государственный комитет

СССР ио дмаи изобретений и открытий (53) УДК 531.717. .11(088.8) (72) Авторы изобретения

Б.П. Фридман и В.С. Жернаков (71) Заявитель уфимский авиационный институт имени Орджоникидзе (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к средствам толщинометрии и может найти применение в любой отрасли машиностроения при измерении толщины твердых и полу5 твердых покрытий, жировых отложений, изоляционных и защитных слоев и пленок на металлической и полупроводниковой основе.

Известно измерительное устройство, содержащее преобразователь, выполненный в виде двух щупов, соединенных проводниками с омметром (11.

Такое устройство имеет ограниченную область применения, так как не может быть использовано для контроля 15 эластичных и вязких покрытий.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измерительное устройство, содержащее емкостный преобразователь, выполненный о в виде двух щупов, и соединенный с преобразователем посредством коаксиального кабеля канал измерения, выполненный в виде последовательно соединенных комплексного высокочастотного моста, усилителя, амплитуднофазового детектора и индикатора (2).

Однако этим устройством нельзя осуществлять контактную толщинометрию нетвердых объектов, а также измерения среднеинтегрального значения хоащины объекта на определенной площади.

Целью изобретения является повышение скорости контроля среднеинтегрального значения толщины неэлектропроводящих пленочных покрытий на полупроводящих и электропроводных основаниях.

Поставленная цель достигается тем, что один из щупов выполнен плоскост- но распределенным с плавно изменяемой эластичностью, а второй щуп выполнен в виде захвата, предназначенно. го для подсоединения к основанию.

Первый щуп выполнен в виде диамагнитного цилиндра, на основание которого натянута полимерная пленка с металлиэированным покрытием, иа противоположном конце цилиндра размещена крьыка«штуцер, полость цилиндра разделена тарельчатой диафрагмой, положение которой регулируется винтом-толкателем, установленным в крьеаке и контактирующим с ней через упругий элемент.

Для обеспечения контроля неравномерных покрытий с особо шероховатой поверхностью в полость цилиндра, об741034 разованную полимерной пленкой и диафрагмой, введена тонкая суспензия.

На чертеже представлено предлагаеМое устройство.

Измерительное устройство содержит емкостный преобразователь, выполненный в виде двух щупов 1 и 2 и соединенный с преобразователем посредством коаксиальных кабелей 3 и 4 канал измерения в виде последовательно соединенных комплексного высокочастотного моста 5, усилителя б, амплитудно-фазового детектора 7 и индикатора 8.

Генератор 9 переменного тока через симметрирующий трансформатор 10 сьязан с входной диагональю моста 5, составленного переменным резистивным делителем 11 и двумя комплексными плечами. Первое плечо образовано коаксиальным кабелем 3, нагруженным контактно-нажимным плоскостно распределенным щупом 1, второе — вторым коаксиальным кабелем 4, параллельно соединенным с магазином 12 емкостей и магазином 13 сопротивлений. Внешние оболочки обоих коаксиальных кабелей 3 и 4 соединены между собой и со вторым щупом-захватом 2. Подвижный контакт делителя 11 и щуп-захват

2, образующие выход моста 5, соединены с усилителем б. Генератор 9 переменного тока и усилитель б получают питание от источника 14 стабилизированного напряжения. Щуп 1 выполнен в виде диамагнитного цилиндра 15, на основание которого натянута полимерная пленка 16 с металлизиронанным покрытием. На протиноположном конце цилиндра 15 навинчена крышка-штуцер 17. Полость цилиндра разделена тарельчатой диафрагмой 18, положение которой регулируется винтом-толкателем 19, установленным на крышке 17 и контактирующим с диафрагмой через упругий элемент, например сильфон 20. Полость цилиндра 15, образованная полимерной пленкой и диафрагмой при контроле неравномерных покрытий с повышенной шероховатостью, заполнена жидкой средой или тонкой суспензией. При контроле щуп 1 размещен на поверхности контролируемого покрытия 21, а щуп-захват 2 присоединен к электропроводящей подложке 22.

Измерительное устройство работает следующим образом.

Предварительно измерительное устройство настраивается по аттестованным контрольным образцам. При этом ручками делителя 11 магазина 12 емкостей и магазина 13 сопротивлений добиваются минимального показания индикатора 8, что соответствует сбалансированному состоянию моста 5.

По мере уточнения настройки уровень сигнала генератора 9 постепенно увеличивается. Окончательное положение настраиваемых элементов 11-13 и отвечающее им значение толщины образ— цового покрытия фиксируются. Последующие подстройки отличаются от первой тем, что ручка делителя 11 остается в найденном и зафиксированном положении, а подстроечная операция осуществляется ручкой магазина 12 емкостей и в небольших пределах .ручкой магазина 13 сопротивлений. Основным настроечным элементом является магазин 12 емкостей, поэтому шка10 ла его для определенных химических составов покрытия и основания может быть отградуирована в миллиметрах и долях миллиметра, а устройство укомплектовано набором шкал.

В соответствии с физическими свойствами подлежащего контролю покрытия — н зависимости от степени жесткости материала покрытия, его твердости, эластичности, а также в зависимости оТ химической структуры мате20 риала покрытия и его геометрической характеристики (плавное изменение толщины контролируемой пленки по обследуемой площади иэделия либо дискретно изменяющаяся толщина при шеро25 ховатых покрытиях), н щупе 1 при помощи р гулироночного винта 19 устананлинается оптимальное давление в полости между тарельчатой диафрагмой

18 и мэталлизированной полимерной

З0 пленкой 16. Этим обеспечивается необходимая степень податливости щупа

1, которая для каждого исследуемого покрытия создает оптимальные условия плотного облегания пленкой 16 поверхностного рельефа контролируемого покрытия 21.

B соответствии с химическим составом подлежащего измерению покрытия устанавливается одна из накладных шкал магазина 12 емкостей. Затем ци40 линдр 15 щупа 1 основанием устанавливается на тот участок объекта, где необходимо определить среднеинтегральное значение толщины неравномерного покрытия.

45 Регулировкой магазина 12 емкостей и магазина 13 сопротивлений добиваются минимального показания стрелочного индикатора 8. Увеличивая уровень сигнала генератора 9 от минимума до

50 максимума и уточняя настройку устройства элементами 12 и частично 13, находят окончательное положение этих элементов и по накладной шкале, отвечающей материалу исследуемого покрытия, определяют среднеинтегральное значение толщины контролируемого неравномерного слоя на поверхности изделия.

В зависимости от вида и типоразмера подлежащих контролю изделий и

60 образцов, а также в зависимости от механических свойств покрытий — степени жесткости, средней толщины, сте. пени шероховатости — степень исходного заполнения полости плоскостно

65 распределенного щупа, как и сам со741034

Тираж 80 1 Подписное

11НИИПИ Заказ 3186/39

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 став жидкостного заполнителя, могут в широких пределах варьироваться для подбора оптимальных условий контроля.

Внедрение изобретения обеспечивает максимально оперативный контроль неравномерных покрытий, осуществляемый путем однократного замера и определения среднеинтегрального значения толщины покрытий как твердых так и нетвердых.

Формула изобретения

1 ° Измерительное устройство, содержащее емкостный преобразователь, выполненный в виде двух щупов, и соединенный с преобразователем посредством коаксиального кабеля канал измерения, выполненный в виде последовательно соединенных комплексного высокочастотного моста, усилителя, амплитудно-фазового детектора и индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости контроля среднеинтегрального значения толщины неэлектропроводящих пленочных покрытий на полупроводящих и электропроводных основаниях, один из щупов выполнен плоскостно распределенным с плавно изменяемой эластичностью, а второй щуп выполнен в виде захвата, предназначенного лля подсоединения к основанию.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первый щуп выполнен в виде диамагнитного цилиндра, на основание которого натянута полимерная пленка с металлизированным покрытием, на противоположном конце цилиндра размещена крышка-штуцер, полость цилиндра разделена тарельчатой диафрагмой, положение которой регулируется винтом-толкателем, установленным в крышке и контактирующим с ней через упругий элемент.

3. Устройство по пп ° 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с . целью повышения точности контроля неравномерных покрытий с особо шероховатой поверхностью, в полость цилиндра, образованную полимерной пленкой и диафрагмой, введена тонкая сус20 пензия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 360540, кл. G 01 В 7/02, 1971.

2. Серединин В.И. Контроль перемещений при высоких температурах.М., Энергия, 1967, с. 53-57 (прототип) .