Способ измерения толщины слоя ферромагнитного материала Советский патент 1988 года по МПК G01B7/06 

00

44

О

оо оо

11374038

Изобретение относится к контроль

но-измерительной технике и предназначено для измерения толщины слоя ферромагнитного материала, например, в процессе изготовления ленточных носителей магнитной записи.

Цель изобретения - повьшение точности измерений путем отстройки от параметров материала слоя,

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - две намагничивающие системы.

Устройство состоит из двух магнит ных систем для создания ортогональных намагничивающих полей, выполненных в виде соосных полесоздающих ка- fymeK 1,2 и 3,4 соответственно, подключенных посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, к источнику 7 тока, первичных преоб .разователей 8 и 9 магнитного потока, магнитные оси которых совпадают соот ветственно с продольными осями катушек 1j2 и 3,4,измерительныхпреобразовате лей 10,11, сигнальные йходы которыхпод ключены к выходам первичных преобразователей 8,9. Выходы измерительных преобразователей 10,11 подключены к входам запоминаюрщх блоков 12,13 соответственно. Управляющие входы запоминающих блоков 12,13 подключены к программному блоку 6, а их выходы - к сигнальным входам преобразователя 14 отношения напряжений, вход управления которого подключен к программному блоку 6, а выход - к входу измерительного прибора 15. В качестве контролируемого образца взята эластичная магнитная лента, имеющая ферромагнитный слой 16 и немагнитное основание 17. Поскольку лента вьтус- кается в рулонах, то для определения толщины магнитного покрытия контролируемого участка ей придана определенная квазизамкнутая форма (фиг.1).

Сущность способа заключается в том, что измерения остаточного магнитного потокачерез заданную площадь S поверхности слоя в одном слу- :чае и остаточного магнитного потока через площадку заданной длины 1 на ;Торце слоя в другом случае позволяют контролировать толщину слоя незави-

Слой ферромагнитного материала сначала намагничивают нормально к его поверхности, т.е. магнитное поле направляют перпендикулярно к поверхности слоя. Затем убирают внешнее намагничивающее поле, при этом остаточный магнитный поток Ф через эле- ментарньй участок на поверхности слоя, например прямоугольной формы с площадью S, будет равен:

VS

к, в

г-Ь,

1 к

(1)

где Bj, - остаточная индукция ферромагнитного материала; Ъ, - ширина элементарного участKS..

1 - длина элементарного участка;

К, - коэффициент пропорциональности, учитьшающии форму образца, т.е. его коэффициент размагничивания.

Во второй момент времени ферро- магнитный слой намагничивают тангенциально к поверхности, т.е. магнитное поле направлено перпендикулярно к торцу слоя. Затем отключают намагничивающее поле и измеряют остаточный магнитный поток Фц- через элементарный участок с площадью S на торце слоя, который будет равен:

Ч г

B,.S К

, (2)

где Kj - коэффициент, учитывающий форму образца, т.е. коэффициент размагничивания формы при намагничивании образца в другом направлении;

d - ширина элементарного участка, расположенного на торце слоя, т.е. толщина слоя ферромагнитного материала;

1 - длина площадки на торце слоя. Разделив величину остаточного магнитного потока Ф„ , снимаемого с элементарного участка площади S на торце слоя, на величину остаточного магнитного потока Ф,, с элементарно го.участка площади S на поверхности контролируемого ферромагнитного слоя, нанесенного на немагнитную основу, получим усредненное по длине значение толщины слоя, т.е,

Изобретение относится к конт- рольно-измерительной технике и предназначено для измерения толщины слоя ферромагнитного материала, например толщины ферромагнитного покрытия ленточных носителей магнитной записи в процессе их изготовления. Цель изобретения - повьшение точности измерений - достигается тем, что измеряемый ферромагнитный слой намагничивают последовательно во времени и в двух направлениях; нормально и тангенциально к его поверхности, измеряют остаточный магнитный поток через площадку заданной площади S в одном случае и через площадку заданной длины 1 на торце слоя в другом случае, по отношению измеренных значений потоков и размеров.первой площади и длины второй площадки определяют из меряемую толщину слоя. 2 ил. 2 (Л

Ьимо как от параметров материала ферро- k В S k d l

чт-гт1т т л f гтлч стгт «ТУ TI тт«5 -тл :s «-«M. : «.;.в

магнитного слоя, так и от параметров немагнитного материала основания и покрытия.

Ф

н

, k,

k В S k d l

:s «-«M. : «.;.в

, k,

k-d, --I

(3)

где k

.ki-1

const - кокструк,k,-b-l.

тивная постоянная, учитывающая коэффициент размагничива- -ния, геометрические размеры первой и второй площадок.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Перед измерением толщины слоя из ферромагнитного материала изделие располагают так, чтобы ось намагничивания одной системы была ориентирована нормально по отнощению к поверхности контролируемого слоя вблизи его торцового участка, а намагничивание слоя второй намагничивающей системой: осуществляют по периметру квазизамкнутой формы, образованной контролируемым слоем, как показано на фиг.2.

Устройство функционирует в четыре такта. В первьй такт посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, подключают катущки 1 и 2 к источнику 7 тока. При этом за счет магнитного поля, создаваемого катушками 1, 2, контролируемый слой 16 намагничивается в направлений, нормальном к его поверхности. На время второго такта посредством комму- татора 5, управляемого программным блоком 6, отключают катущки 1 и 2 от источника 7 тока, а затем измеряют остаточный магнитный поток через площадь S поверхности образца преобразо- вателем 8 магнитного потока. Его выходной сигнал поступает на вход измерительного преобразователя 10, результат которого фиксируется запоминающим блоком 12, на управляемый вход которого с программного блока 6 подается сигнал фиксации результата измерения. С выхода запоминающего блока 12 информация подается на один из входов преобразователя 13 отношения напряжений. В третий такт посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, подключают катущки 3, А к источнику 7 тока. При этом магнитное поле, создаваемое катущками 3,4 поля, намагничивает контролируемый слой 16 тангенциально по отнощению к его поверхности. На время четвертого такта посредством коммутатора 5 отключают катушки 3,4 от источника 7 тока, затем измеряют остаточный магнитньй поток, проходящий через площадку заданной длины 1 торца, контролируемого слоя, преобразовате

лем 9. Его выходной сигнал поступает на вход Измерительного преобразователя 11, результат которого фиксируется запоминающим блоком 13, на управ- ляемьй вход которого с программного блока подается сигнал фиксации результата измерения. С выхода запоминающего блока 13 информация поступает на второй вход преобразователя 14 отнощения напряжений.

По окончании четвертого такта с программного блока 6 подается команда Измерение на управляемьй вход преобразователя 14 отнощения напря-. жений, выходной сигнал которого поступает на вход 1ЩФРОВОГО регистрирующего прибора 15. В соответствии с вьфажением (З) данньй сигнал про порционален измеряемой толщине слоя ферромагнитного материала. Входящий в выражение (З) постоянньй коэффициент k определяют путем измерения толщины эталонного образца, поэтому показания прибора 15 могут быть оцифрованы непосредственно в единицах толщины измеряемого слоя ферромагнитного материала.

Формула изобретения

Способ измерения толщины слоя ферромагнитного материала, закл1очаю- щийся в том, что на измеряемьй слой воздействуют магнитным полем, направленным нормально его поверхности, и измеряют параметры магнитного потока, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности изменений, на измеряемьй слой дополнительно воздействуют магнитным полем, направленным тангенциально его поверхности, воздействие осуществляют последовательно во времени, в качестве параметров магнитного потока используют величину остаточного магнитного потока Фд через площадку заданной площади S для нормального магнитного поля и величину магнитного потока Ф,, через площадку заданной длины 1 на торце слоя для тангенциального магнитного поля и толщину d слоя определяют из соотнощения

firlS.

Ф«„-1

К,

где К - конструктивная постоянная, учитьшающая коэффициент размагничивания, ге ометрические размеры первой и второй площадок.

фие.2

фие.1