Ультразвуковой способ измерения толщины покрытий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1)991165 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.08. 81 (21) 3333768/18-28

Р М g+ з

6 01 В 17/02 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР

I но делам изобретений и открытий (53) УДК 534. 6.08

- 534. 8 (088. 8) Опубликовано 230183. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 23 ° 01 ° 83 (72) Авторы изобретения

A Ï.Ýàñòàâà и Д.C Øðàéáåð

=М

I г (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам нераэрушающего контроля толцины изделий, и может быть использовано для измерения толщины защитных покрытий в любой отрасли машиностроения.

Известен способ измерения толцины покрытия, основанный на определении зависимости затухания поверхностных волн от толцины покрытия 11).

Недостатком этого способа является низкая точность, особенно при измерении толщины покрытий из материалов с высоким значением коэффициента затухания ультразвуковых колебаний или нанесенных на криволинейную поверхность.

Известен также ультразвуковой . способ измерения. толцины покрытий, основанный на измерениях частотной зависимости коэффициента отражения от поверхности покрытия 2 ), Этот способ может применяться лишь когда существует достаточно резкая граница между покрытием и подложкой, а волновыв сопротивления материалов подложек и покрытия различаются не менее, чем на 50 Ъ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой способ измерения толщины покатый, заключающийся в том, что в покрытии возбуждают колебания посредством воздействия на него ультразвуковых волн, направление распространения которых не совпадает с нормалью к вго поверхности, и измеряют,HHTeHGBBHocTh сигнала, отраженного от покрытия.

Толщину покрытия определяют исходя иэ предельного значения угла Ы между нормалью к поверхности объекта и направлением распространения ультразвуковых волн, при котором возбуждают волны Рэлея, о .наличии которых, в свою очередь, судят по результатам интенсивности сигналов, отраженных от материала покрытия j3 ).

Недостатком способа является низкая точность измерений, которая связана с необходимостью изменения и последующего определения значения угла о в процессе измерения толцины покрытия.

Цель изобретения - новиавнив точности измерений, в частности, покрытий малой толцины.

Поставленная цель достигается тем, что согласно ультразвуковому способу измерения толцины покрытий, 991165

Образец, 9

2 3

О, 120

0,125

0,275

0,260

0,220

0,210

4,2

4,5

5,5

Формула изобретения заключающемуся в том, что в материале покрытия возбуждают колебания . посредством воздействия на него ультразвуковых волн, направление распространения которых не совпадает с нормалью к его поверхности, и измеряют интенсивность сигнала, отраженного от покрытия, фиксируют частоту соответствующую минимуму амплитудно-частотной характеристики отраженного сигнала, и по ней определяют толщину покрытия, На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для осуществления предложенного способа как в импульсной, так и н непрерывном режи« ме; на фиг.2 — пример характерного графика зависимости частоты К, соответствующей минимуму на амплитудной характеристике отраженного сигнала, от толщины д покрытия.

Устройство включает излучающий 1 . о и принимающий 2 преобразователи, подключенные соответственно к генератору 3 и спектроаналиэатору 4, и расположенные в ванне 5, наполненной жидкостью б наклонно к плоскости пь- 25 верхности изделия 7 с покрытием малой толцины. При непрерывном излучении ультразвуковых волн, в качестве спект. роаналиэатора используются вольтметр

3, подключенный к принимающему преоб- 30 раэоватвлю 2 и частотомер 9, соединенный с выходом генератора 3 (соответствующие связи на фиг.1 показаны пунктиром).

Минимум на амплитудно-частотной 35 характеристике отраженного сигнала обусловлен тем, что при некотоьом определенном соотношении между частотой ультразвуковой волны f, углом о падения ее на поверхность изделия и gg толциной 8 покрытия часть энергии

Показатели измерения

Измеренное значение 3, мм

Истинное значение d, мм

Относительная погрешность, В

Полученная относительная погрешность измерения толщины, не превышающая 6%, полностьЮ отвечает сущест- Я) вующим техническим требованиям.

Ультразвуковой способ измерения голцины .покрытий, заключающийся в волны расходуется на возбуждение в слое покрытия волны Рэлвя. При фикси« рованном значении и частотное положение этого минимума характеризувт толщину 9 покрытия.

Способ может быть реализован, если скорости волн Рэлея .в материалах изделия и покрытия различаются не менее, чем на 10% °

Способ осуществляется следующим образом.

При работе в импульсном режиме генератор 3 с помощью преобразователя

1 возбуждает в жидкости.б короткий импульс, который отражаясь от поверхности иэделия 7 преобразуется преобразователем 2 в электрический импульс и подается на спектроанализатор 4, с помощью которого фиксируют частоту

fp в, спектре этого импульса, соответствующую минимуму интенсивности.

При работе в непрерывном режиме сигнал преобразователя 2 поступает на вольтметр 8, на основании показаний которого измеряется интенсивность отраженной волны. Перестраивая генератор 3 непрерывных колебайий, по частотомеру

9 определяют значение частоты 1м .

Пример. Способ используется для измерения в импульсном режиме толщийй покрытия типа ВКНА-23., нанесенного на сплав ЭИ 4376. В этом случае оптимальнов значение углаа, обеспечивающего возбуждение ультразвуковых волн в поверхностном слое в диапазоне 2-8 мГц для толщины покрытия от

0,05 мм до 0,40 мм, оказалось равным примерно 39о Градуировочный график зависимости f> от толцины покрытия d для этого случая приведен на фиг.2, езультаты измерения толщины покрыия трех образцов приведены в таблице, том, что в покрытии возбуждают колебания посредством воздействия на него ультразвуковых волн, направление распространения которых не совпадает с нормалью к вго поверхности, и измеряют интенсивность сигнала, отраженного от покрытия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ991165

4(аз

2 3 ц

Фи8.Z

ВНИИПИ . Заказ 107/54 Тираж 600

ЬоФб4

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 ности измерения, фиксируют частоту, соответствумцую минимуму амплитудночастотной характеристики отраженного сигнала, и по ней определяют тояаину покрытия..

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетвлъстве СССР

В 538223, кл. Q- 01 В 17/02 1976.

2. Авторское смидетелъстзо СССР по заявке Р 2861747/18-28, .кл, G 01 В 17/00, 1980.

3. Авторское свндвтелъстзо СССР

9 575476, кл. G 01 В 17/02, 1980 (прототип).