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

NJ

СЛ О

4

о

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для измерения толщины слоя фер- ;ромагнитного материала, например тол щины ферромагнитного покрытия диско- Iвьк носителей магнитной записи, и яв ;ляется усовершенствованием изобрете- I НИН по авт. св. № 1374038. ; Цель изобретения .- расгаирение об- ;ласти применения за счет возможности измерения также и толщины слоя, размещенного на жестком основании.

На чертеже представлена блок-схе- :ма устройства для реализации способа I Устройство состоит из двух магнит JHbDc.систем дпя создания .ортогональ- I ных намагничивающих полей, выполнен- I ных в виде соосных катушек 1-А поля, I соответствезшо подключаемых посред- i ством, коммутатора 5, управляемого ; программным блоком 6, к источнику 7 : тока, первичных- преобразователей 8 : и 9 магнитного потока, магнитные оси ; которых совпадают соответственно,с. ; продольными осями катушек 1, 2 и 3, - 4 поля, измерительных преобразовате- : лей 50;и 11, сигнальные входы которых ; подключены соответственно к выходам первичных преобразователей 8 и 9« Выходы измерительных преобразователей 10-и 11 подклзочены к входам запоминающих блоков 12 и 13 соответственно Управляющие входа запоминающих блоков 12 и 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 преобразователя 14 отношения напряжений - к входу измерительного прибора 15. Перед измерением толщш1ы ферромагнитного слоя 16, нанесенного на немагнитное жесткое основание 17, изделие располагают таким образом, что ось намагничивания одной магшетной системы ориентирована нормально к поверхности контролируемого слоя 16 вблизи его торцового участка а продольная ось второй магнитной системы ориентирована тангенциально по отнощению к поверхности слоя 16, как показано на чертеже.

В качестве контролируемого образца может быть использован ферромагнитный слой, нанесенный, например, на плоское неэластичное основание. Поскольку образец неэластичный и ему невозможно придать квазизамкнутую

0

5

0

5

0

5

0

5

0

RH К.

форму, то для определения толщины ферромагнитного покрытия пе рвичный преобразователь 9 располагают у торца слоя 16.

Способ осуществляют следующим образом.

Намагничивание слоя 16 ферромагнитного материала в начальньй момент времени производят нормально к его поверхности, т.е. магнитное поле направляют перпендикулярно к поверхности слоя 16 и его намагничивание осуществляют нормально к поверхности слоя 16. Затем убирают внещнее намаг- ничивакщее поле. При этом остаточный магнитньй поток Ф,,ц через злементар- ный участок на поверхности слоя 16, например прямоугольной формы с площадью S, равен

. S, K,, (1)

где К - коэффициент пропорциональности, учитывающий форму образца, т.е. его.коэффициент размагничивания; остаточная индукция ферромагнитного материала; ширина элементарного участка;

длина элементарного участка. Во второй момент времени ферромаг нитный слой 16 намагничивают тангенциально к поверхности, т.е. намагни- чивакщее поле направлено перпендикулярно к.торцу слоя 16. Затем отключают намагничиваклцее поле и измеряют остаточньй магнитный поток Ф, причем определение остаточного магнитного потока Фо производят путем измерения магнитного потока, проходящего через площадку, расположенную в плоскости, параллельной к поверхности, ферромагнитного слоя 16 таким образом, что ее плоскость пересекается плоскостью торца. Следовательно, данную площадку пронизывает часть потока, проходящего через поверхность участка, размещенного на торце испытуемого образца, т.е.

ЕГ - b 1 V

К

0

(2)

где J RT магнитный поток, проходящий через участок с заданной длиной на торце феррома гнитного слоя; К - KO3dxiiHHHeHT пропорциональности, учитывающий зависи3141

мость магнитного потока фд от потока 4,

При бесконечно., малом зазоре между площадкой и поверхностью ферромагнитного слоя 16 и при равенстве размеров указанной площадки и участка, расположенного на торце слоя 16 (от- считываемьк вдоль линии пересечения площадки с плоскостью торца),

К 0,5 при. 7/10,

где 1з длина площадки;

d - толщина ферромагнитного слоя

16, т.е. ( 0.5ФО. Толщину слоя 16 ферромагнитного материала при этом определяют по замеренному значению потоков Фоц из соотнощения

d .|-.K, (3)

«f-RH 1

где К - коэффициент размагничивания для изделий данной формы из данного материала в заданной точке предельной петли гистерезиса.

Устройство функционирует в четыре такта. В первый такт посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, первоначально подклю ;аются катурки 1 и 2 поля к. источнику 7 тока. При этом за счет магнитного поля, создаваемого катущками 1 и 2 поля, контролируемый слой 16 нама.гничи- вается в направлении, нормальном по отношению к его поверхности. На время второго, такта посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, отключают кат.ушки 1 и 2 поля от источника 7 тока и затем измеряют остаточньй магнитньй поток (1) через поверхность образца преобразователем 8 магнитного потока. Его выходной сигнал поступает на вход измерительного преобразователя 10, результат измерения далее 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 14 отношения напряжений. В третий такт посредством коммутатора 5, управляемого программн ым блоком 6, подключают ка- тущки 3 и 4 поля к источнику 7 тока. При этом за счет магнитного поля, .создаваемого катушками 3 и 4 поля.

040

контролируемый слой 16 намагничивают .тангенциально по отношению к его поверхности. На время четвертого такта посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, .отключают катушки 3 и 4 поля от источника 7 тока и затем измеряют остаточный магнитный поток, проходящий через элеQ мент поверхности торца ферромагнитного слоя 16 контролируемого образца преобразователем 9 магнитного потока. Его выходной сигнал поступает на вход измерительного преобразователя 11,

5 результат которого .фиксируется запоминающим блоком 13, на управляемый вход которого с программного блока 6 подается сигнал фиксации результата измерения. С выхода запоминагацего

0 блока 13 информация поступает на второй вход преобразователя 14 отношения напряжений. По окончании четвертого такта С программного блока 6 подается очередная команда Выдача

5 результата на управляющий вход преобразователя 14 отношения напр)та;ений,. выходной сигнал которого поступает на вход цифрового регистрирующего прибора 5. Его показаш-ш пропорцио0 нальны измеряемой толщине d слоя 16 ферромагниткого материала. Постоянная К, используемая в преобразователе 14 отношения напряжений, первоначально определяется посредством измерения толщины эталонного образца. Поэтому показания регистрирукяцего прибора 15 могут быть непосредстнек- но представлены в единицах толтдины измеряемого слоя 16 ферромагнитного материала и при этом учтена конструктивная постоянная К.

Способ позволяет практически независимо от параметров как материала ферромагнитного, слоя, так и немагнитных материалов (диэлектрического или электропроводящего) основания, на которое нанесен слой, и дополнительного покрытия контролировать толщину с погрешностью (i-3)%.

5

0

5

Формула изобретения

Способ измepeшiя толщины слоя ферромагнитного материала по авт. св. № 1374038, о iT личающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности измерения также и толщины слоя, размещенного на жестком основании, измеряют

5IAI50406

магнитньй поток Ф через площадку величину магнитного потока Ф чере.з шириной 1, расположенную в плоскости, площадку заданной длины 1 на торце параллельной поверхности слоя и пере- слоя определяют из соотношения фр, секагещейся с плоскостью торца слоя, а - 0,5 .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения толщины слоя ферромагнитного материала (СФМ), например толщины ферромагнитного по. крытия дис|совых носителей магнитной записи. Расширение области применения способа измерения толщины слоя, нанесенного как на диэлектрическую, так и на электропроводящую (неэластичную) основу, а также заключенного между двумя упомянутыми слоями, достигается тем, что СФМ намагничивают последовательно во времени в двух направ- ;лениях: нормально и тангенциально к поверхности СФМ, измеряют остаточный магнитный поток через заданную площадь поверхности СФМ в одном случае и в другом случае поток, проходящий через площадку, расположенную в плоскости, параллельной поверхности СФМ, таким образом, что площадка пересекается плоскостью торца СФМ,при этом толщину СФМ определяют с учетом измеренной величины. 1 ил. с SS