Устройство для измерения толщины экструзионных диэлектрических пленок Советский патент 1987 года по МПК G01B7/06 

11

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для юонтроля толщины диэлектрических пленок, получаемых экстру- зионным способом, в процессе их производства.

-Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет исключения погрешностей измерения, обусловленных изменением диэлектрических свойств материала пленки при изменении его состава, структуры и f .п.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения толишнь экструзионных диэлектрических пленок

Устройство содержит измерительный 1 и образцовый 2 накладные емкостные первичные преобразователи, состоящие каждый из низкопотенциальных 1,1 и 2,1 и высокопотенциальных 1,2 и 2.2 электродов, закрепленных на диэлектрической подложке 3, коммутаторы 4 и 5, подключенные к высокопотенциальным электродам соответственно измерительного 1 и образ- .цового 2 преобразователей, первый блок 6 преобразования емкости в напряжение, подключенный к выходам коммутаторов 4 и 5, управляемый избирательный усилитель 7 1шзкой частоты, подключенный входом к блоку 6 преобразования емкости в напряжение, датчик 8 температуры, согласующий блок 9, включенный между датчиком 8 температуры и управляющим входом усилителя 7, дополнительный емкостный первичный преобразователь 10, разме- щенньш в головке . экструдера, второй блок 11 преобразования емкости в напряжение, вход которого подключен к дополнительному емкостному первичному преобразователю 10, регулируем1; й аттенюатор 12, информационный вход которого подключен к выходу усилителя. 7 низкой частоты, а управляющий вход - к выходу второго блока 11 преобразования емкости в напряжение, синхронный детектор 13,.информшдион- жш вход которого подключен к выходу регулируемого аттенюатора 12, генератор 14 низкой частоты, подключенный к управляющим входам коммутаторов 4 и 5 и детектора 13, регистратор 15, подключенный к выходу синхронного детектора 13.

Устройство работает следующим образом.

42

Измерительный 1 и образцовый 2 емкостные первичные преобразователи накладываются на контролируемую диэлектрическую пленку. Измерительные

сигналы преобразователей 1 и 2 поочередно поступают через коммутато- ры 4 и 5 на входы блока 6 преобразования емкости в напряжение.

При отсутствии контролируемой

пленки емкости преобразователей 1 и 2 одинаковы, вследствие этого при поочередном их подключении к блоку 6 с частотой коммута1у1и в выходном его напряжении отсутствует модуляция,

При наложении контролируемой пленки на измерительный преобразователь 1, емкость его возрастает по отношению к емкости образцового преобразователя 2. Так как напряжение на выходе

блока 6 зависит от емкости подключаемого преобразователя, выходное напряжение блока 6 промодулировано с частотой коммутации. При этом глубина модуляции пропорциональна разности емкостей преобразователей 1 и 2,

Сигнал от датчика 8 температуры поступает через согласующий блок 9 на управляющий вход управляемого избирательного усилителя 7 низкой частоты. Согласующий блок 9 обеспечивает преобразование поступающего сигнала от датчика 8 в управляющий сигнал для изменения коэффициента усиле1ия усилителя 7. Функция преобразования сигнала согласую1цего блока 9 выбирается такой, чтобы более пол- но обеспечить компенсацию температурного изменения диэлектрической проницаемости материала пленки путем изменения коэффициента передачи усилителя 7 в широком диапазоне температур .

.Напряжение с выхода управляемого

избирательного усилителя 7 низкой частоты подается через регулируемый аттенюатор 12 на информационный вход синхронного детектора 13, на управляющий вход которого подают опорное

напряжение с выхода генератора 14 низкой часто лл. На выходе синхронного детектора 13 появляется выпрямленное напряжение, величина которого связана пропорциональной зависимостью

- разностью емкостей преобразователей 1 и 2. Так как эта разность определяется емкостью, вносимой контролируемой пленкой, напряжение на вы

3

ходе синхронного детектора 13 функционально связано с толщиной пленки и не изменяется от температурных изменений диэлектрической проницаемости материала пленки.

Преобразователь 10 установлен та что его рабочая часть располагается в канапе подачи расплава головки 16 экструдера с возможностыб зондирования электрическим полем движущегося расплава диэлектрического материала из которого формуется пленка, и может быть выполнен таким же, как и измерительный преобразователь 1 (на чертеже высоко- и низкопотенциальны электроды, а также диэлектрическая подложка преобразователя 10 выполнены в виде прямоугольника сплошной штриховкой). Такое размещение первичного преобразователя 10 позволяе непрерывно иметь информацию о диэлектрической проницаемости движущегося в головке расплава диэлектриче кого материала, из которого сразу формуется диэлектрическая пленка, а также позволяет достаточно близко разместить в пространстве измерительный. 1 и дополнительный 10 емкостные первичные преобразователи, что дает возможность свести к муму погрешности, связанные с изменниями диэлектрических свойств материала пленки. .В экструдере масса исходного материала достаточно хорошо перемешивается, поэтому даже в случае последовательной загрузки в экструдер материала вначале с одной а затем с другой диэлектрической проницаемостью диэлектрическая проницаемость материала сформованной пленки на вьпсоде их головки изменяется не мгновенно, а постепенно, чт обеспечивает поддержание в указанных местах расположения преобразователей 1 и 10 примерно одинаковой ди электрической проницаемости исходного материала и материала сформованной пленки.

Так как температура головки экструдера а следовательно, и расплав материала в нем поддерживается на одном уровне, температурными неинфомативными воздействиями на выходной сигнал первичного преобразователя 1 можно пренебречь. В этой связи напряжение на выходе блока 1I, преоб- раз5гющего привнесенную исходным материалом емкость преобразователя 10 в напряжение, определяется; только

диэлектрической проницаемостью материала пленки. Напряжение с выхода блока 1I подается на управляющий вход регулируемого аттенюатора 12, коэффициент передачи которого устанавливается таким, при котором происходит полная компенсация неинформативного воздействия, обусловленного изменением диэлектрической проницаемости материала пленки при изменении его состава, структуры и т.д. Поэтому выходной сигнал синхронного детектора 13, подаваемый на регистратор 15, шкала которого про- градуирована в единицах измерения ТОЛ1ЦИНЫ пленки, не изменяется при изменении диэлектрической проницаемости материала пленки.

45

20 Формула изобретения

5

45

Устройство для измерения толщины экструзионных диэлектрических пле- цок, содержащее измерительный и образцовый накладные емкостные первичные преобразователи, состоящие из вьг- сокопотенциального и низкопотенциального электродов, закрепленных на одной диэлектрической подпожке, датчик температуры, закрепленный в диэлектрической подпожке, генератор низкой частоты, два коммутатора,-информационные входы которых подключены к высокопотенциальным электродам, а управляющие входы - к генератору низкой частоты, блок преобразования емкости в напряжение, вход которого )подключен к выходам коммутаторов,

управляемый избирательный усилитель низкой частоты, информационньй вход которого подключен к выходу блока преобразования емкости в напряжение, согласующий блок, вход которого подключен к датчику температуры, а выход - к управляющему входу управляемого избирательного усилителя низкой частоты,синхронньй детектор, информационный вход которого подключен к выходу управляемого избирательного усилителя низкой частоты, а управляющий вход - к генератору низкой частоты, и регистратор, подключенный к выходу си}1хронного детектора, о тличающееся тем, что, с целью повьапения точности измерения, оно снабжено дополнительным емкостным первичным преобразователем, размещенным в формующей головке экстру0

5

0

0

5

513187846

дера вблизи выхода расплава из филье-лируем,1м аттенюатором, информационры, рабочая часть емкостного преоб-ный вход которого подключен к выхо разователя расположена в канапе по-ду усилителя низкой частоты, управдачи расплава головки экструдера,ляющий вход - к выходу второго бловторым блоком преобразования емкое- ,ка преобразования емкости в напряжети в напряжение, вход которого под-ние, а выход регулируемого аттенюатоключён к дополнительному емкостномура подключен к информационному входу

первичному преобразователю, и регу-синхронного детектора.

Изобретение относится к измерительной технике. Повьшение точности контроля толщины экструзионных диэлектрических пленок достигается тем, что с помощью дополнительного емкостного первичного преобразователя 10, установленного в головке Экструдера, изменение емкости этого преобразователя, вызванное изменением диэлектрической проницаемости контролируемого материала, преобразуется в блоке 11 в напряжение, управляющее аттенюатором 12, установ- ленн1)1м в цепи измерительного сигнала, с помощью которого компенсируются погрешности, вносимые изменением диэлектрических свойств материала. 1 ил. i (Л ftamsfuoA Лч tfopuptoHue )1 со ЕЯ N ы 00. 00 li