Термозонд для измерения толщины пленочных покрытий Советский патент 1988 года по МПК G01B7/06 G01B21/08 

(Л

рия/

3. На обращенных в противоположные стороны поверхностях держателя 2 и поршня 3 закреплены выполненные идентично и включенные параллельно электронагреватели 11 и 12. По обе стороны размещены по две микротермопары 15 и 16 соответственно, соединенные между собой дифференщ-ально,Электронагреватель 12 и микротермопары 16 контактируют в процессе измерения с эталонным образцом 20, размещенным

в отверстиях 19 корпуса 1, С помощью силовой пружины 4 порщень- 3 н держатель 2 обеспечивают прижим микротермопар 15 и 16 к покрытию 25 на поверхности объекта 24 контроля и к покрытию 21 на поверхности эталонного образца 20. Результирующая разностная ЭДС, получаемая на зажимах микротермопар 15 и 16, пропорциональна разности толщин пленочных покрытий на объекте и эталонном образце. 6 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности и расширение области применения термозонда для измерения толщины пленочных покрытий путем уменьшения погрешностей от теплопо- терь в окружающую среду и от нестабильности напряжения питания электронагревателей, а также за счет обеспечения контроля покрытий также и на криволинейных поверхностях. Термозонд содержит корпус 1 с полым держателем 2, в котором размещен поршень

1

Изобретение относится к измерителной технике и может быть использо-- вано для неразрушающего контроля толщины пленочных покрытий в различньк отраслях науки и техники.

Цель изобретения - повышение точности и расширение области применени термозонда за счет устранения влияния на результаты измерений теплопо- терь в окр жающую среду и влияния колебаний напряжения питания электронагревателей, а также за счет обеспечения возможности контроля толщины покрытий не только на плоских, но и на криволинейных поверхностях.

На фиг. 1 и 2 изображен предлагаемый термозонд, общий вид в двух сечениях; на фиг. 3 - размещение нагревателя и термочувствительного элемента на теплоизоляционной подложке; на фиг. 4 - плоская пружина, с помощью которой подпружинена теплоизоляционная подложка, сечениеJ на фиг. 5 - то же, вид сверху, на -фиг. 6 - электрическая схема термо- зонда.

Термозонд содержит трубчатый корпус 1, размещенньй в нем полый держатель 2, установленньй в держателе 2 с возможностью перемещения поршень 3, подпружиненный относительно держателя 2 силовой пружиной А. На держателе 2 и поршне 3 размещены эластичные пластины 5 и 6, на которых установлены подпружиненные с помощью плоских пружин 7 и 8 теплоизоляционные подложки 9 и 10, В теплоизоляционных подложках 9 и 10 имеются канавки, в которых расположены выполненные из микропровода электронагреватели 1 1 и 12, подпружиненные с поощью пружин 13 и 14, а также сваренные встык и расположенные по обе стороны от электронагревателей 11 и 12 пары микротермопар 15 и 16, таке подпружиненные с помощью пружин 17 и 18. В стенке корпуса 1 выполне- ны отверстия 19, в которых размещается сменный эталонный образец 20 с покрытием 21, близк1 м по своим тепло- физическим свойствам к контролируемому покрытию. В процессе измерений с покрытием 21 контактируют нагреватель 12 и микротермопары 16. Нагреватели 11 и 12 подключены параллельно к источнику 22 питания. Микротермопары 15 соединены между собой последовательно-согласно. Две микротермопары 16 соединены между собой последовательно-согласно. Пары микротермопар 15 и. 16 включены последовательно-встречно и подключены к изме-г рительному прибору 23. Для удобства пользования корпус 1 может быть выполнен в форме пистолета. В процессе измерений термозонд размещается на объекте 24 контроля с покрытием 25.

Термозонд работает следующим образом.

При измерениях термозонд прижимают к покрытию 25 объекта 24 контроля. При этом одинаковое усилие прижима микротермопар обеспечивается благодаря наличию силовой пружины 4, расположенной как на объекте 24 контроля, так и на эталонном образце 20, что обуславливает равенство контактных тепловых сопротивлений между

объектом контроля и эталонньм образцом и соответствующими нагревателями и термочувствительными элементами. Затем через нагреватели 11 и 12 в течение некоторого времени пропускают ток, что обеспечивает нагрев эталонного образца и объекта контроля. Разностная ЭДС, получаемая на зажимах

микротермопар 15 и 16, регистрируетсяJQ производить исследования покрытий

измерительным прибором 23.

Разностная ЭДС пропорциональна разности толщин эталонного и контролируемого покрытий 21 и 25. Поскольку пленочное покрытие создает тепловое сопротивление , величина которого может быть определена из соотношения

на поверхностях различной кривизны что расширяет область применения предлагаемого термозонда.

15 Формулаизобретени

Термозонд для измерения толщины пленочных покрытий, содержащий тру чатый корпус, размещенный в нем де жатель и установленные на держател с зазором между ними электронагрев тель и термочувствительный элемент отличающийся, тем, что, целью повьш1ения точности и расшире области применения, он снабжен пор нем, установленным с возможностью перемещения внутри держателя, кото выполнен полым, и подпружиненным о носительно него, размещенными на поршне и на держателе эластичными пластинами с расположенными на них подпружиненными теплоизоляционными подложками и вторыми электронагрев телем и термочувствительным элеме том, идентичными первым, электрона реватели выполнены в виде включен ных параллельно подпружиненных мик ропроводов, термочувствительные эл менты выполнены в виде включенных последовательно-встречно пар подпр жиненных микротермопар, сваренных встык, соединенных согласно-послед вательно и размещенных параллельно соответствующему микропроводу по обе стороны от него на теплоизоляц онньк подложках, а в стенке корпус выполнены отверстия для установки сменного эталонного образца, предн наченного для контактирования в пр цессе измерений с вторыми электронагревателем и термочувствительны элементом.

R/

А

ПА

h А

пл

ПЛ

поб

-толщина пленки,

-теплопроводность материала пленки;

-площадь поверхности теплового контакта.

Р теплового источИ С1

пленки в зоне расположения термопар будет равен

то при мощности ника нагрев йТ

лт

изм

RT-РИСТ

в результате регистрируемый прибором 23 разностный сигнал пропорционален разности нагревов эталонного и контролируемого пленочных покрытий и равен разности &h их толщин h и , которая с учетом (1) и (2) равна

.t

пл

Lofift- KM

ист

MiM

Толщина h контролируемого покрытия будет равна

h

hэт.n .

а коэффициент К определяется обычно экспериментально.

Наличие в предлагаемом термозонде включенных дифференциально эталонной и, измерительной частей повышает (по сравнению с известными) точность измерений за счет компенсации влияния теплопотерь и колебаний напряжений источника питания. Размеще- ние нагревателей и термочувствительных элементов на подпружиненной теплоизоляционной подложке позволяет

на поверхностях различной кривизны, что расширяет область применения предлагаемого термозонда.

15 Формулаизобретения

20

25

30

я

Термозонд для измерения толщины пленочных покрытий, содержащий трубчатый корпус, размещенный в нем держатель и установленные на держателе с зазором между ними электронагреватель и термочувствительный элемент, отличающийся, тем, что, с целью повьш1ения точности и расширения области применения, он снабжен поршнем, установленным с возможностью перемещения внутри держателя, который выполнен полым, и подпружиненным относительно него, размещенными на поршне и на держателе эластичными пластинами с расположенными на них подпружиненными теплоизоляционными подложками и вторыми электронагревателем и термочувствительным элементом, идентичными первым, электронагреватели выполнены в виде включенных параллельно подпружиненных микропроводов, термочувствительные элементы выполнены в виде включенных последовательно-встречно пар подпружиненных микротермопар, сваренных встык, соединенных согласно-последовательно и размещенных параллельно соответствующему микропроводу по обе стороны от него на теплоизоляци- онньк подложках, а в стенке корпуса выполнены отверстия для установки сменного эталонного образца, предназначенного для контактирования в процессе измерений с вторыми электронагревателем и термочувствительным элементом.

35

40

45

50

У: 556б55бб5дб5656

Г5 //

дзиг.г

/5 сриг.З

П ЛЛЛА

.VXAAA //

(ригЛ

cptfeS

ААл/v.

Г2