Способ определения толщины плоского слоя Советский патент 1990 года по МПК G01B21/08 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения толщины плоских слоев, преимущественно металлических, с использованием их теплофизических свойств.

Цель изобретения - повышение точности путем непрерывной регистрации изменения температуры на поверхности слоя при одностороннем импульсном тепловом воздействии на слой и использования предлагаемых вспомогательных функций, по участку стабильности которых определяется искомая толщина слоя.

Способ определения толщины плоского слоя осуществляют следующим образом.

На одну из сторон слоя воздействуют импульсным тепловым потоком, равномерно распределенным по поверхности слоя и постоянным во время его действия. Регистрируют изменение температуры на одной из поверхностей слоя, выбранной исходя из удобства измерения температуры. При этом регистрацию изменения температуры ведут или во время действия теплового импульса, или после его окончания и определяют соответственно скорость нагрева поверхности слоя или скорость ее охлаждения. Далее вычисляют значения соответствующей вспомогательной функции, учитывающей плотность поглощаемого теплового потока, объемную теплоемкость материала слоя и коэффициент теплоотдачи. Плотность поглощаемого теплового потока может быть найдена, например, по результатам фотометрических измерений с учеСП

ел 1

4Ь СП

4Ь

том данных по коэффициенту черноты, теплоемкость материала - из калориметрических измерений, а коэффициент теплоотдачи - с помощью критерия Нус сельта.

При разогреве слоя во время действия теплового импульса толщина слоя определяется стабильным значением вспомогательной функции

LA(fr) (q/2AfrC. l + d-SetfAf/Q)1 ,

где Q - плотность поглощаемого теплового потока, Вт/м2; А Ј- - скорость нагрева поверхности слоя в момент Ј, К/с;

oL

С

Ј

Г5

20

коэффициент теплоотдачи, Вт/м2 К;

объемная теплоемкость материала слоя, Дж/м3 К; время от начала действия теплового импульса с. При охлаждении слоя после окончания действия теплового импульса тол- 25 щина слоя определяется стабильным значением вспомогательной функции

LB(Ј)(2(HVBfr/ a -eitf-V2 /c30

где В л- - скорость охлаждения поверхности слоя, К/с, длительность импульса теплового потока, с.

Изобретение может быть использова- -зс но для оперативного контроля толщины плоских изделий в процессе их производства, а также для дефектометричес- ких измерений, например определения глубины залегания плоских дефектов до типа расслоений, непропаев и т.п.

Формула изобретения

V

осуществляют одностороннее импульсное воздействие на слой тепловым потоком, постоянным во время действия импульса и равномерно распределенным по поверхности слоя, регистрируют изменение температуры на одной из поверхностей слоя и определяют его толщину с учетом плотности поглощаемого теплового потока и объемной теплоемкости материала слоя, отличающ ий- с я тем, что, с целью повышения точности, регистрацию изменения температуры ведут непрерывно во время действия импульса и определяют скорость нагрева поверхности слоя, а толщину слоя определяют по участку стабильности вспомогательной функции Ьл(С)

LA(t) (Q/2 Ac-C)l + (1-8 Afr/0/ 2 ,

где Q - плотность поглощаемого теплового потока; А - скорость нагрева поверхности

слоя в момент ci - коэффициент теплоотдачи; С - объемная теплоемкость материала слоя; ль - время от начала действия теплового импульса,

или регистрацию изменения температуры ведут непрерывно после окончания действия импульса и определяют скорость охлаждения поверхности слоя, а толщину слоя определяют по участку стабильности вспомогательной функции

L6(Ј) UQortu/BjO 1 -oitf-fru/2) /С,

где B/j. - скорость охлаждения поверхности слоя;

Способ определения толщины плоско-45Lu длительность импульса теплого слоя, заключающийся в том, чтового потока.

5

осуществляют одностороннее импульсное воздействие на слой тепловым потоком, постоянным во время действия импульса и равномерно распределенным по поверхности слоя, регистрируют изменение температуры на одной из поверхностей слоя и определяют его толщину с учетом плотности поглощаемого теплового потока и объемной теплоемкости материала слоя, отличающ ий- с я тем, что, с целью повышения точности, регистрацию изменения температуры ведут непрерывно во время действия импульса и определяют скорость нагрева поверхности слоя, а толщину слоя определяют по участку стабильности вспомогательной функции Ьл(С)

LA(t) (Q/2 Ac-C)l + (1-8 Afr/0/ 2 ,

где Q - плотность поглощаемого теплового потока; А - скорость нагрева поверхности

слоя в момент ci - коэффициент теплоотдачи; С - объемная теплоемкость материала слоя; ль - время от начала действия теплового импульса,

или регистрацию изменения температуры ведут непрерывно после окончания действия импульса и определяют скорость охлаждения поверхности слоя, а толщину слоя определяют по участку стабильности вспомогательной функции

L6(Ј) UQortu/BjO 1 -oitf-fru/2) /С,

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения толщины плоских слоев, преимущественно металлических, с использованием их теплофизических свойств. Цель изобретения - повышение точности, что при одностороннем импульсном тепловом воздействии на слой достигается путем непрерывной регистрации изменения температуры поверхности слоя или во время действия импульса, или после его окончания и определением толщины слоя по участку стабильности соответствующей вспомогательной функции, учитывающей плотность поглощаемого теплового потока, объемную теплоемкость материала слоя, коэффициент теплоотдачи и скорость нагрева или скорость охлаждения поверхности слоя.