Устройство для измерения толщины диэлектрических покрытий металлов Советский патент 1984 года по МПК G01B7/06 G01R27/26 

СО

о

9д Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической, радиотехнической в других областях, где необходим бесконтактный неразрушающий экспресс контроль толщины и диэлектрической проницаемости листового диэлектрика , или диэлектрических покрытий металлов. Известна установка для контроля толщины диэлектрических покрытий, содержащая СВЧ генератор, поляризатор, анализатор, и индикатор Cl1. Однако эта установка обладает невысокой точностью из-за влияния свойств покрытия на результат измере ния его толщины. Наиболее близким техническго решением к изобретение является устрой ство для измерения толщины диэлектрических покрытий металлов, содержащее СВЧ генератор, к выходу которого подсЪединен поляризатор волны, облучающей исследуемое диэлектрическое покрытие, а также последовательно соединенные непрерывный вращатель плоскости поляризации, анализатор волны,отраженной от исследуемого диэлектрического покрытия, детектор и экстрематор, выходы которого соответственно через первый и второй запоминающие блоки подключены к входам измерителей отношений С27. Известное устройство для измерения толщины диэлект,рических покрытий металлов обладает низкой точностью измерений, причем с помощью его можно контролировать толщину покрытия или диэлектрическую проницаемость только при известных электрических свойствах покрытия к при известной его толщине, соответственно. Цель изобретения - повьщгение точности измерений. Цель достигается тем, что в устройство для измерения толщины диэлек рических покрытий металлов, содержащее СВЧ генератор, к выходу которого подсоединен поляризатор волны, облучающий исследуемое диэлектрическое покрытие, а также последовательно соединенные непрерывный вращатель плоскости поляризации анализатор вол ны, отраженной от исследуемого диэлектрического покрытия, детектор и экстрематор, выходы которого соответ ственно через первый и второй запоми нающие блоки подключены к входам из мерителей отношений, между выходом измерителя отношений и входом индикатора последовательно включены пиковый детектор, третий запоминающий блок и вычислитель, между выходом СВЧ генератора и вторым входом вычислителя включен частотомер, а к входу управления частотой СВЧ генератора подключен модулятор, при этом выход стробирующего импульса пикового детектора подключен к стробирующему входу частотомера. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Устройство для измерения толщины диэлектрических покрытий металлов включает СВЧ генератор 1, поляризатор 2 волны, исследуемое диэлектрическое покрытие 3, непрерывный вращатель 4 плоскости поляризации, анализатор 5 волны, детектор 6, экстрематор 7, первый, второй и третий запоминаюпдае блоки 8 - 10, измеритель 11 отношений, пиковый детектор 12, частотомер 13, вычислительный блок 14, индикатор 15, модулятор 16. Устройство для -измерения толщины диэлектрических покрытий металлов работает следующим образом. Амплитудно-модулированный сигнал с изменяющейся частотой от СВЧ генератора 1 проходит через поляризатор 2 волны, пропускающий только линейно поляризированную волну, которая облучает под углом исследуемое диэлектрическое покрытие 3, причем плоскость поляризации падающей волны составляет 45°с плоскостью падения. Отраженная эллиптически поляризованная волна проходит через непрерывный вращатель 4 плоскости поляризации и анализатор.5 волны, состоящий из проволочной решетки, и поступает на детектор 6. Далее, продетектированный сигнал поступает на экстрематор 7, на выходах которого выделяются минимальное и максимальное значение сигнала, которые запоминаются в первом и втором запоминающих блоках 8 и 9. Эти сигналы, поступив на вход измерителя 11 отношений, образуют сигнал, равный отношению минимального сигнала к максимальному, который пропорционален величине эллиптичности отраженного от исследуемого диэлектрического покрытия 3 сигнала.

При изменении частоты СВЧ генератора 1 сигнал на вьпсоде измерителя отношений будет периодически изменяться. Наибольшее его значение будет зависеть только от диэлектрической проницаемости исследуемого диэлектрического покрытия 3. Пиковый детектор 12, на который поступает этот сигнал, фиксирует его максимальное значение, которое запоминается в третьем запоминающем блоке 10. В момент достижения максимума сигнала на входе пикового детектора 12 на его втором вы-, ходе появляется строб-импульс, который поступает на стробирующий вход частотомера 13 и дает команду на выдачу сигнала, пропорционального частоте излучения в этот момент, который вместе с сигналом, записанньм в третьем запоминающем блоке 10, поступает в вычислительный блок 14. В вычислительном блоке 14 рассчитываются

значения диэлектрической проницаемое ти диэлектрика и его толщины, которые одновременно выводятся на индикатор 15.

Введение в схему частотного модулятора, соединенного с генератором, вращателя плоскости поляризации, включенного между исследуемым образ цом и анализатором, последовательно соединенные пиковый детектор, третий запоминающий блок и вычислительный, включенные между измерителем отношений и индикатором, и частотомер, вход которого соединен с вторым выходом СВЧ генератора, выход - с вторым входом вычислителя и управляющий вход с вторым выходом пикового детектора повысить точность измерений и обеспечило одновременное измерение двух параметров: диэлектрической прони,цаемости и толщины слоя диэлектрического покрытия.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ даЭЖКТРИЧЕСКИХ ПОКРШИЙ МЕТАЛЛОВ, содержащее СВЧ reHepafop, к , выходу которого подсоединен поляризатор волны, облучающий исследуемо е .диэлектрическое покрытие, а также последовательно соединенные непрерьнвный вращатель плоскости поляризация, анализатор волны, отраженной от исследуемого диэл1ектрического покрыгня, детектор и экстрематор, еык0ды которого соответственно через иерзыА н второй запоминающие блоки подключены к входам измерителя отношейИй, о т л и ч a ю ц е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, между выходом измерителя, отношений и входом индикатора последовательно включены пиковый детектор, третий запоминающий блок и вычислитель, между выходом СВЧ reHepJatopa и BTopim входом вычислителя включен частотомер, & к входу управления частотой СВЧ генератора подключен модулятор, при этом выход стробируняцего импульса пикового детектора подключен к стробирующему входу частотомера.