Способ измерения площади поверхности электропроводного объекта Советский патент 1990 года по МПК G01B7/32 

(21)4382640/25-28

(22)14.01.88

(46) 15.01.90. Бюл. № 2

(71)Особое конструкторское бюро биологической и медицинской кибернетики

(72)В.В. Саввин и Д.А.Соболев

(53)531.717(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР N° 1252664, кл. С 01 В 7/32, 1985.

(54)СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОШАЛИ ПОВЕРХ- УОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО ОБЪЕКТА

(57)Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель - повышение быстродействия и расширение области применения путем одновременного подключения измеряемого и эталонного объектов и обеспечения необходимой точности измерений при контроле площадей поверхности малоразмерных объектов . Электропит панны приготавливают в виде водного раствора солей двух рачновалентных форм одного металла в неравном концентрации. Эталонный и измеряемый объекты размещают в определенном пространственном отношении и пропускают через них знакопеременный пери дический измерительный ток , измеряют постоянную составляющую этого токл, по величине и знаку которой судят об отличии площадей поверхности эталонного и измеряемого объектов.

(О

(Л

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель - повышение быстродействия и расширение области применения путем одновременного подключения измеряемого и эталонного объектов и обеспечения необходимой точности измерений при контроле площадей поверхности малоразмерных объектов. Электролит ванны приготавливают в виде водного раствора солей двух разновалентных форм одного металла в неравной концентрации. Эталонный измеряемый объект размещают в определенном пространственном отношении и пропускают через них знакопеременный периодический измерительный ток, измеряют постоянную составляющую этого тока, по величине и знаку которой судят об отличии площадей поверхности эталонного и измеряемого объектов.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерению площадей поверхности электропроводных объектов.

Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение области применения путем одновременного подключения измеряемого и эталонного объектов и обеспечения необходимой точности измерений при контроле площади поверхности малоразмерных объектов.

Способ осуществляется следующим образом.

Для реализации способа подготавливают электролит для электролитической ванны, состав которого обеспечивает возможность осушестпления в ванне окислительно-носстановительной электрохимическом рг акции. Электролит представляет собой РОДНЫЙ раствор двух химических соединений, диссоциирующих в воде г образованием раэ- новалентных ионов метачла к неравной концентрации, например модный раствор сульфатов лвух- и трехвалентного железа. В раствор погружают два электрода, один из которых представляет собой электропроводный объект с известной площадью поверхности, а другой - с площадью поверхности, подлежащей измерению, и располагают их в ванне так, чтобы расстояние между электродами было н, порядок больше эквивалентного ра;пг,ч а большего из объектом. По; глинные в электролит измеряемый и г,(Понный объекты подключают к с очанку переменного напряжения. 1 ei.rtnnv выходного напрял-ешы мом и очтта устанавливают ц- . : -им течения

Сл

со

О

со

149

электродной плотности тока ванны, близкой к предельному току диффузии. При пропускании через ванну электрического тока на катоде ванны про- - исходит восстановление трехвалентного железа с образованием остающихся в растворе двухвалентных ионов железа, а на аноде - окисление двухвалентного железа с образованием ос- jg тающихся в растворе трехвалентных ионов железа ,т .е.оба электрода ванны - эталонный и измеряемый объекты играют роль только источника и приемника электронов, а материал самих 1 электродов не принимает участия в электрохимической реакции.

Поскольку приложенное к электродам ванны измерительное напряжение имеет знакопеременный характер, роли като- 2 да и анода ванны попеременно выполняют эталонный и измеряемый объекты, а во внешней цепи протекает переменный измерительный ток.

В одном Из полупериодов измерителъ-2 ного напряжения роль катода ванны выполняет эталонный объект, а роль анода - измеряемый объект. В течение этого полупериода находящиеся вблизи катода ионы трехвалетного железа получают электроны и восстанавливаются до двухвалентной формы, в результате чего концентрация ионов трехвалентного железа вблизи поверхности катода изменяется по сравнению с исходной концентрацией ионов этой формы в глубине раствора электролита . Непосредственно у поверхности катода (эталонного объекта) она снижается (вплоть до нулевого значения при плот-д ности тока, близкой к предельному току диффузии) и линейно возрастает с направления границы диффузионного слоя до значения исходной концентрации ионов трехвалетного железа.

Вследствие возникших в растворе электролита градиентов концентраций носителей в ванне протекают диффузионные электрические токи.

При равенстве площадей эталонного и измеряемого объектов разность амплитудных значений токов, протекающих через электролитическую ванну в разные полупериоды измерительного напряжения, равна нулю, что свидетельствует об отсутствии в составе тока постоянной составляющей .

По равенству нулю цостоянной составляющей протекающего через электро3

литическую ванну измерительного тока судят о равенстве площадей поверхности эталонного и измеряемого объекта.

При различии площадей поверхности эталонного и измеряемого объектов протекающий черс i электролитическую ванну измерительный ток становится асимметричным. Появление асимметрии переменного измерительного тока свидетельствует о наличии в его составе постоянной составляющей. По отличию от нуля постоянной составляющей протекающего через электролитическую ванну измерительного тока и знаку этой составляющей судят об отличии площадей поверхности эталонного и измеряемого объектов. Формула изобретения

Способ измерения площади поверхности электропроводного объекта, заключающийся в том, что в электролитическую ванну погружают эталонный и измеряемый объекты, сравнивают про- пускаемьсй через последние измерительный ток, отличающийся т ем что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения, в качестве электролита используют водный раствор солей двух разновалентных форм одного металла в концентрациях, определяемых из соотношения

Сг DI 5Э + Ь5, С, ВеЧ 5Э - S2

где С( - концентрация первой соли;

С 4 - концентрация второй соли;

D( - коэффициент диффузии диссоциированных ионов металла первой соли (при температуре измерения) -,

Вг - коэффициент диффузии диссоциированных ионов металла второй соли (при температуре измерения),

S - площадь поверхности эталонного объекта

bS( - верхний предел измерения площади поверхности электропроводного объекта;

Si- нижний предел измерения площади поверхности электропроводного объекта,

эталонный и измеряемый объекты устанавливают в ванне на рас-стояний, на порядок превышающем эквивалентный радиус большего из объектов, измерительный ток через эталонный и измеряемый объекты пргч угктнт ч повременно ,

5153М926

используют тнлкопеременнын периоди-чине и яняку определяют отличие плоческий ток, измеряют постоянную сое-щадей поверхности эталонного и изтавлнютую этого тока и по его вели-меряемого объектов.