СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1996 года по МПК G01N27/14 

Изобретение относится к методам кондуктометрического контроля изделий и может быть использовано для определения теплофизических характеристик изделий радиоэлектронной и микроэлектронной аппаратуры, а также для разбраковки изделий по теплофизическим параметрам.

Известен способ определения теплофизических характеристик, используемых для контроля изделий без их разрушения. Способ заключается в нагреве образца импульсом тока и определении динамической величины сопротивления при остывании, с последующим расчетом теплофизических характеристик (1).

Недостатком способа является его ограниченность и невозможность определять некоторые характеристики, например, температурный коэффициент сопротивления.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа и определение как температурной, так и токовой составляющей ТКС.

Способ реализуется в следующей последовательности операций.

Исследуемый образец нагревают протекающим по нему током. Работа осуществляется в импульсном режиме (т.к. нагрев осуществляется импульсами тока) с частотной модуляцией импульсов. Амплитуда импульсов тока нагрева стабилизирована. Регистрируют динамическую величину напряжения на образце. Из полученной реализации выделяют низкочастотную составляющую и измеряют разность фаз между модулирующим сигналом и низкочастотной составляющей напряжения, а также напряжение по фронту и спаду каждого импульса в реализации. По результатам измерения определяют теплопроводность, теплоемкость и температурный коэффициент сопротивления исследуемого образца.

Для конкретного образца нормируются:
I_o амплитуда импульсов тока;
R_o сопротивление образца в ненагретом состоянии;
U_o I_o•R_o напряжение на образце в ненагретом состоянии;
S площадь поверхности образца;
ω круговая частота модулирующего сигнала;
частота следования импульсов тока как функция времени в соответствии с законом модуляции;
τ_o длительность импульса.

Измеряются следующие информативные признаки:
Φ_o разность фаз между низкочастотной составляющей напряжения и модулирующим сигналом;
U_фр напряжение измеряемого на образце по фронту импульса;
U_сп напряжение измеряемого на образце по спаду импульса.

Теплофизические характеристики определяются по следующим формулам:



где α температурный коэффициент сопротивления,
C теплоемкость образца,
l теплопроводность образца.

Коэффициент К_o определяется по градуировке, a_o и b_o рассчитываются по результатам измерений:




Частота определяется в момент времени Φ_o/ω
h коэффициент теплоотдачи,
ρ плотность вещества.

При определении ТКС (a) нормируется начальная температура Too

, при которой производная измерения, и R_o начальное значение сопротивления образца при температуре Too.

При определении температурной составляющей ТКС (α_т), дополнительно измеряют сопротивление образца при температуре ToI

, отличной от Too и рассчитывают α_т по формуле

где R_o начальное сопротивление образца при начальной температуре Too,
T=To1-Too разность между вторым значением и начальным значением температуры,
ΔR разность значений сопротивлений образца при температуре To1 и Too.
Далее определяют токовую составляющую ТКС (α_I)
α_I=α-α_т (3)
где α температурный коэффициент сопротивления.

Использование: радиоэлектроника и микроэлектронная промышленность. Сущность изобретения: в способе неразрушающего контроля определяют теплофизические характеристики: теплопроводность, теплоемкость и температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Для определения двух составляющих ТКС - температурной и токовой - измеряют сопротивление образца при двух температурах, определяют температурную составляющую ТКС по результатам измерений сопротивления и температуры и рассчитывают токовую составляющую как разность ТКС и его температурной составляющей.

Способ неразрушающего контроля изделий, заключающийся в том, что осуществляют нагрев объекта стабилизированными по амплитуде импульсами тока с частотной модуляцией, выделяют низкочастотную составляющую изменения амплитуды импульсов напряжения, измеряют разность фаз между модулирующим сигналом и низкочастотной составляющей напряжения, измеряют напряжение по фронту и спаду каждого импульса и по результатам измерений определяют теплоемкость, теплопроводность и температурный коэффициент сопротивления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа и определения как температурной, так и токовой составляющей температурного коэффициента сопротивления, дополнительно измеряют сопротивление образца при температуре, отличной от температуры, при которой определено его начальное сопротивление, определяют по результатам измерений температурную составляющую температурного коэффициента сопротивления

где R₀ начальное сопротивление образца при начальной температуре Т₀;
T=To1

-Too разность между вторым значением и начальным значением температуры;
ΔR=R₁-R₂ разность значений сопротивлений образца при температурах T=To1-Too
и рассчитывают токовую составляющую температурного коэффициента сопротивления
α_I=α-α_т
где α температурный коэффициент сопротивления.