Способ измерения параметров неферромагнитного электропроводящего слоя Советский патент 1986 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для одновременного и независимого измерения методом вихревых токов удельной эл ектСри ческой проводимости и ТОЛЕЦИНЫ электропроводящего слоя, а также толщины диэлектрического слоя, нанесенного на электропроводящий слой.

Цель изобретения - повьщ1ение точности измерений и расширение области применения способа.

На чертеже приведена структурная схема варианта устройства для осуществления способа.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 переменной частоты, вихр токовый преобразователь 2 и блок 3 измерения амплитуды А , фазы Чо и частоты «о при максимальной разнице амплитуд сигналов преобразователя 2 на смежных частотах, второй вход которого соединен с выходом генератора 1, а та1сже последовательно включенные блок 4 измерения отношения напряжений, первый вход которого соединен с .амплитудным выходом блока 3 измерения, а второй вход - с частотным выходом блока 3 измерения, первый запоминающий блок 5, вход которого соединен с фазовым выходом блока 3, второй запоминающий блок 6 второй вход которого соединен с частотным выходом блока 3, и третий запоминающий блок 7, входы которого соединены параллельно соответствующим входам первого запоминающего блока 5. Выходы запоминающих блоков 5, 6 и 7. являются выходами устройства в целом.

основан на том, что .частота Ыд сигнала преобразователя, измеренного при максимальной разнице сигналов на смежных частотах, является не только функцией толщины t слоя, но и его удельной электрической проводимости d . Причем, как свидетельствуют экспериментальные и расчетные данные, частота (о сигнала преобразователя является функцией обратно пропорциональной параметрам t и б электропроводящего слоя и не зависит от зазора в широком диапазоне его изменения.

Таким образом, если, например, известны частота сЭд сигнала преобразователя и величина параметра б электропроводящего слоя, толщину t этого слоя (независимо от вариаций зазора в широких пределах) можно определить из соотношения

1-С(сОо-с5Г% I где С - постоянная величина.

Способ измерения параметров неферромагнитного электропроводящего слоя реализуется следующим образом.

Вихретоковый преобразователь 2

размещают в зоне контроля. С помощью генератора 1 в преобразователе 2 возбуждают ток с непрерывно изменяющейся .частотой в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромаг нйтного поля на глубину от нескольких долей до величины, равной или большей толщины электропроводящего слоя. Затем выходные сигналы генератора 1 и преобразователя 2 подают на вход блока 3. В блоке 3 осуществляют сравнение амплитуд сигналов преобразователя 2, выработанных им на смежных частотах, определяют их разницу и измеряют частоту о, амплитуду Ад

0 и фазу (у , на которой эта разница максимальна. На трех-выходах блока 3 действуют напряжения соответственно пропорциональные амплитуде А, фазе срд и частоте и.

5 С помощью блока 4 измерения отношения напряжений, первый вход которого соединен с амплитудным выходом блока 3, а второй - с частотным выходом блока 3, выполняют операцию нор0 мирования амплитуды А выходного сигнала преобразователя 2 по сигналу, величина которого лрямо пропорциональна частоте со р сигнала. При этом выходной сигнал блока 4 измерения

5 отношения напряжений не изменяется при изменении частоты со тока возбуждения преобразователя 2, что позволяет, используя известные способы и устройства обработки информации,

0 осуществлять одновременный и независимый контроль зазора h и удельной электрической проводимости d электропроводящего изделия на частоте со, равной Щд.

5 При этом выделение сигнала, пропорционального величине d осуществляют (например,по аглоритму f(cf ) . in (АО+С, д//(сро+Сг)/(ч о+С2), С,.г 31

контакты) с помощью первого запоминающего блока 5,один из входов кото- .рого соединяют фазовым выходом блока 3, а другой -с выходом блока 4 измерения отношения напряжений. В результате выходной сигнал запоминающего блока -5 пропорционален величине и электропроводящего слоя и не зависит от вариаций зазора h и толщины t электропроводящего слоя.

Во втором запоминающем блоке 6, осуществляют операцию выделения сигнала, пропорционального толщине t электропроводящего слоя, по приведенной формуле. Для этого на один из его входов подают сигнал с частотного выхода блока 3, а на другой вход сигнал с выхода первого запоминающего блока 5.

С помощью третьего запоминающего блока 7, входы которого включены параллельно соответствующим входам первого запоминающего блока 5, выделяют сигнал, пропорциональный величине зазора h между преобразователем 2 и поверхностью контролируемого слоя, например, по алгоритму f(h)(l-coscpo).

Способ позволяет осуществлять измерения одновременно и независимо друг от друга трех параметров системы вихретоковый преобразователь - неферромагнитный электропроводящий слой: расстояния h (зазора или толщины диэлектрического покрытия) между вихретоковым преобразователем и

8

электропроводящим слоем; толщины t электропроводящего слоя и удельной электрической проводимости (j электропроводящего слоя.

Формула изобретения

Способ измерения параметров неферромагнитного электропроводящего

слоя, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь размещают в зоне контроля, регулируют частоту тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромагнитного поля на глубину от нескольких долей до величины, равной или большей толщины слоя, сравнивают сигналы преобразователя, выработанные им на смежных частотах,

определяют их разницу и измеряют частоту, на которой эта разница максимальна, отличающ. ийся тем, что, с целью повьшения точности .измерений и расширения области

применения способа, измеряют также амплитуду и фазу вносимого в преобразователь сигнала на измеренной частоте, по измеренным значениям частоты, амплитуды и фазы определяют

удельную электрическую проводимость электропроводящего слоя и расстояние от преобразователя до поверхности слоя, а толщину определяют как функцию измеренных значений частоты

и удельной электрической проводи- мости электропроводящего слоя.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для одновременного и независимого измерения методом вихревых токов удельной электрической проводимости и толщины электропроводящего слоя, а также толщины диэле}стрического слоя, нанесенного на электропроводящий слой. Способ измерения параметров неферромагнитного электропроводящего слоя заключается в том, что вихретоковый преобразователь размещают в зоне контроля, регулируют частоту тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромагнитного поля на глубину от нескольких долей до величины, равной или большей толщины слоя, измеряют частоту тока, для которой разни- . ца сигналов на смежных частотах мак- ;симальна, измеряют на этой частоте также амплитуду и фазу вносимого в преобразователь сигнала, по измеренным величинам определяют удельную электрическую проводимость и расстоя- ние от преобразователя до поверхности слоя, а толщину определяют как функцию измеренных значений частоты и удельной электрической проводимости электропроводящего слоя. 1 ил. . (Л § ю О) 4 (Х