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

14)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для измерения толщины слоя ферромагнитного материала, например толщины ферромагнитного покрытия носителей магнитной записи в процессе их изготовления, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1374038.

Цель изобретения - расширение области применения за счет возможности измерения также и толщины слоя, нанесенного на.основание неплоской конфигурации..

На чертеже представлено устройство для осуществления способа.

Устройство состоит из двух магнитных систем для создания ортогональных намагничивающих полей, выполнен- ных в виде соосных катушек 1,2, и 3,4 поля, соответственно подключенных посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, к источнику 7 тока, первичных преобразо- вателей 8-10 магнитного потока, магнитные оси которых совпадают соответственно с продольными осями катушек 1,2 и 3,4 поля. Выход первичного преобразователя 8 подключен к входу из- мерительного преобразователя 11, а выходы первичных преобразователей 9. и 10 - к входам сумматора 12, выход которого подключен к входу измеригч тельного преобразователя 13. Выходы измерительных преобразователей 11 и 13 подключены к входам запоминающи блрков 14 и 15 соответственно. Управляющие входы запоминающих блоков 14 и 15 подключены к программному бло- ку 6, а их выходы-к сигнальным входам преобразователя 16 отношения напряжений; вход управления которого подключен к программйому 6, а его выход - к входу измерительного прибора 17,

Перед измерением толщины ферромагнитного слоя 18, нанесенного на немагнитное основание 19, изделие располагают таким образом, что ось на- магничивания OJDIHOU магнитной системы ориентирована нормально к поверхности слоя 18 вблизи его торцового уча стка, а продольная ось второй магнитной системы ориентирована танг-ен- циально по отношению к поверхности слоя 18, как показано на чертеже.

В качестве контролируемого образца, в частности, рассматривается фер

5 0 5

Q

5

ромагнитный слой 18 неплоской конфигурации, например дугообразной формы.

Намагничивание слоя 18 ферромагнитного материала в начальный момент времени проводят нормально к его поверхности, т.е. магнитное поле направляют перпендикулярно к поверхности слоя 18.

Затем убирают внешнее намагничивающее поле. При этом остаточный магнитный поток через элементарный участок на поверхности слоя, например прямоугольной формы с площадью S, будет равен

Ф

Цн

k,,k,-B.-b-l,

(1)

где k - коэффициент пропорциональности, учитьтающий форму о браз- ца, т.е. коэффициент размаг- ничив ания; Вд - остаточная индукция ферроманитного материала;, b - ширина элементарного участка; 1 - длина элементарного участка. Во второй момент времени ферромагнитный слой намагничивают тангенциально к его поверхности, т.е. магнитное поле направляют перпендикулярно к торцу слоя 18. Затем отключают намагничивающее поле и измеряют остаточный магнитный поток Ф (г, про- . ходящий через участок заданной длины на торце контролируемого ферромагнитного слоя 18, т.е. через площадку, расположенную в плоскости, параллельной поверхности его торцового участка, причем определение остаточного магнитного потока Фцг осуществляют путем измерения потоков Ф, и Ф через две равные по размерам параллельные площадки, расположенные с разных сторон контролируемого слоя так, что их плоскости пересекаются с плоскос- ,тью торца слоя 18.

При этом элементарный магнитный поток, проходящий через площадку заданной длины на торце слоя, будет равен сумме элементарных потоков, пронизьшающих указанные площадки,т.е.

,k,BvSг, (2) где 4-г и i - магнитные потоки,

пронизьюающие пло- щадки.

В выражении (2) отражено, что практически сумма.потоков Фгт и всегда будет равна элементарному потоку Фйт, проходящему через площадЛу заданной длины на торце слоя ферромагнитного материала, независимо от

изменения угла наклона плоскости торцового участка, а также ко 1фигура- ции контролируемого слоя относительно плоскости площадок.

Толщину слоя 18 ферромагнитного материала определяют по эамеренньй .значениям потоков и из соотношения

d S . ,

Ф -1

кн

1где k - коэффициент размагничивания данной формы из данного материала в заданной точке предельной петли гистерезиса. Устройство функционирует в четыре |такта. В первьй такт посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, первоначально подключаются катушки 1 и 2 поля к источнику 7 тока. При этом за счет магнитного поля, создаваемого катушками 1 и 2, контролируемый слой 18 намагничивается нормально по отношению к его поверхности. На время второго такта посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, отключают катушки 1 и 2 поля от источника 7 тока и затем измеряют остаточный магнитный поток (1) через поверхность образца преобразователем 8 магнитного потока. Его выходной сигнал поступает на вход измерительного преобразователя 1 1, результат которого .фиксируется запоминающим блоком 14, на управляемый вход которого с программного блока 6 подается сигнал фиксации результата измерения. С помощью запоминающего блока 14 информация подается на один из входов преобразователя 16 отношения напряжений. В третий такт посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6 первоначально подключаются катущки 3 и 4 поля к источнику 7 тока. При этом за счет магнитного поля, создаваемого катушками 3 и 4 поля, контролируемый слой 18 намагничивают тангенциально по отношению к его поверхности. На время четвертого такта посредством коммутатора 5 отключают катушки 3 и 4 поля от источника 7 тока и затем измеряют остаточный магнитный поток (2), проходящий через элемент поверхности торца: ферромаг

4

нитного слоя 18 контролируемого образца, преобразователями 9 и 10 магнитного потока. Их выходные сигналы поступают на входы сумматора 12, с выхода которого результирующий сигнал поступает на вход измерительного преобразователя- 13, результат которого фиксируется запоминающим блоком

15, на управляемый вход которого с программного блока 6 подается сигнал фиксации результата измерения. С выхода запоминающего блока 15 информация поступает на второй вход преобразователя 16 отношения напряжений. По окончании четвертого такта с программного блока 6 цодается очередная команда Выдача результата на управляемый вход преобразователя 16 отно.шения напряжений, выходной сигнал которого поступает на вход цифрового регистрирующего прибора 17. Этот сигнал пропорционален измеряемой толшлне слоя 18 ферромагнитного материала.

Входящий в выражение для определения d коэффициент k определяется посредством измерения толщины эталонного образца. Поэтому показания регистрирующего прибора 17 могут быть непосредственно оцифрованы в единицах

толщины слоя 18 ферромагнитного материала .

Формула изобретения

1. Способ измерения толщины слоя ферромагнитного материала по авт.св. № 1374038, отличающийся тем, что, с целью расширения области

применения за счет возможности измерения также и толщины слоя материала, нанесенного на основание неплоской конфигурации, измеряют магнитные потоки Ф и Ф через две пар аллельные

площадки , расположенные с разных сторон измеряемого слоя так, что их плоскости пересекаются плоскостью торца слоя, а величину магнитного потока Ф кт через площадку заданной дли

ны 1 на торце слоя определяют из соотношения

,1+Ф1. , - ,

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размеры площадок выбирают равными.

Изобретение относится к конт-. рольно-измерительной технике и предназначено для измерения толщины слоя ферромагнитного материала (С), например толщины ферромагнитного покрытия носителей магнитной записи в процессе их изготовления. Расширение области применения способа достигается тем, что СФМ намагничивают последовательно во времени в двух направлениях. Нормально и тангенциально к его поверхности измеряют остаточный магнитный поток через заданную площадь поверхности СФМ в одном случае, а в другом измеряют остаточные магнитные потоки, проходящие через две параллельные площадки одинаковых геометрических размеров, расположенные по обе стороны плоскости концевого участка слоя таким образом, что площадки пересекаются плоскостью торца слоя, при этом толщину определяют по замеренным значениям указанных по- Т07СОВ и размерам площадок по линии их пересечения с плоскостью торца СФМ. 1 з.п. ф-лы, 1 шт. (Л