Устройство для измерения толщины покрытия Советский патент 1990 года по МПК G01B7/06 

СП

а

N9

Од 1

00

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля гальванических покрытий, сплавов и композиционных материалов. Целью изобретения является повышение достоверности. В процессе работы устройства посредством блока 14 задержки, схемы 15 совпадения, прерывателя 16 и пикового детектора 17, управляемых дифференцирующим блоком 5 и сигналом, снимаемым с преобразователя 3, исключаются ложные, локальные экстремумы вольт-амперной характеристики электролитического поляризующего элемента 2, обусловленные наличием примесей в электролите или пузырьков воздуха при выполнении измерений толщин покрытий, т.е. обеспечивается повышение достоверности измерения. 2 ил.

фче.1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля гальванических покрытий, сплавов и композиционных материалов.

Целью изобретения является повышение достоверности.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - примерная вольт-амперная кривая.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, электролитический поляризующий элемент 2, преобразователь 3, фильтр 4 низких частот, дифференцирующий блок 5 и нуль-орган 6, последовательно соединенные блок 7 управления, коммутатор 8 и индикатор 9, интегратор 10, входом соединенный с преобразователем 3, запоминающий блок 11, входом соединенный с выходом преобразователя 3, сумматор 12, один из входов которого соединен с выходом запоминающего блока 11, а выход - с входом коммутато- ра 8, и источник 13 компенсирующего напряжения, соединенный с вторым входом сумматора 12, последовательно соединенные блок 14 задержки, вход ко- торого подключен к выходу нуль-орга-r на 6, и схему 15 совпадения, второй вход которой соединен с выходом нуль- органа 6, а выход подключен к входу блока 7 управления, а также последовательно соединенные прерыватель 16, вход которого соединен с выходом интегратора 10, а второй вход - с выходом дифференцирующего блока 5, и пиковый детектор 17, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 8.

Устройство работает следующим образом.

Электролитический поляризующий элемент 2 располагают на поверхности контролируемого покрытия (не изобра- жено) и включают в цепь генератора 1 линейнорастущего напряжения. Преобразователь 3 преобразует ток, протекающий через электролитический поляризующий элемент 2,в напряжение, кото- рое подается на фильтр 4 и на измерительные входы интегратора 10 и запоминающего устройства 11. Изменение величины этого напряжения во времени соответствует вольт-амперной кривой, примерный вид которой представлен на фиг.2. Отфильтрованное от случайных составляющих напряжение с выхода фильтра 4 подается на дифференцирующий блок 5, определяющий величину производной по времени. К выходу дифференцирующего блока 5 подключены нуль-орган 6, фиксирующий момент смены знака производной напряжения на выходе преобразователя 3, т.е. максимум вольт-амперной кривой. Этот сигнал поступает и на прерыватель 16, на вход которого подключен интегратор 10. В результате на выходе нуль- органа 6 в момент времени, соответствующий максимуму вольт-амперной кривой, формируется выходной сигнал, который регистрируется блоком 14 задержки и схемой 15 совпадения. Если регистрируемый импульс точно соответствует максимуму вольт-амперной кривой, то он вызывает запись запоминающим устройством величины выходного напряжения преобразователя 3, соответствующего максимуму тока (im). Выходной сигнал интегратора 10 пропорционален количеству электричества (Q), протекающего через электролитический поляризующий элемент 2.

Выходной сигнал от нуль-органа 6 задерживается на 2 с блоком 14, а схема 15 совпадения проверяет наличие сигнала остановки через 2 с на выходе блока 6. Если через 2 с, в момент появления сигнала на выходе блока 14, на входе блока 6 также присутствует сигнал, то это говорит о том, что процесс закончился. Во время ложных экстремумов блок 6 выдает сигнал, который пропадает менее чем через 2 .с и в момент появления сигнала на выходе блока 14 на выходе блока 6 сигнала уже нет, так как процесс растворения продолжается. Таким образом, блоки 14 и 15 производят анализ экстремумов ложных и истинных, но одновременно с этим линия задержки увеличивает погрешность устройства, так как на время задержки увеличивается время зарядки интегратора 10. Для устранения этой погрешности вве-, дены прерыватель 16, работающий от сигнала дифференцирующего блока 5, и запоминающий блок 17 (пиковый детектор 17). В момент начала образования экстремума прерыватель 16 отключает выход интегратора 10 от входа пикового детектора 17. Интегратор 10 продолжает заряжаться, а пиковый детектор 17 запоминает и показывает последнее значение напряжения интегратора 10. В случае ложного экстремума

прерыватель 16 по сигналу от блока 5 через некоторое время снова подключит выход интегратора 10 к входу пикового детектора 17, а в случае истинного экстремума этого подключения уже не будет. Интегратор 10 продолжает заряжаться еще время задержки 2 с, но блок 1Эпиковый детектор 17 отключены, подключения не происходит и он хранит действительное значение напряжения, пропорциональное количеству электричества.

При определении толщины гальванопокрытия с помощью предлагаемого уст- г точника 13 компенсирующего напряжения. Б результате на индикатор 9 подается напряжение, соответствующее разности максимальных токов на вольт амперной кривой стандартного образца сплава-покрытия и чистого металла, пропорциональное содержанию одного из компонентов покрытия. После окончания процесса поляризации оператор, изменяя чувствительность индикатора 9, устанавливает указатель в положение, соответствующее составу стандартного образца сплава-покрытия. Аналогично производится поляризация исследуемого образца сплава-покрытия При этом сумматор 12 выдает на вход индикатора 9 сигнал, соответствующий составу исследуемого образца сплава- покрытия. Формула изобре тения

первоначально производится поляризация стандартного образца покрытия с известной толщиной. При этом с помощью блока 7 управления и коммутатора 8 интегратор 10 запоминает величину напряжения, пропорциональную количеству электричества, протек&ю- шего через электролитический поляризующий элемент 2 в момент образования истинного максимума на вольт-амперной кривой. Напряжение с выхода интегратора 10 подается на индикатор 9 с регулируемой величиной чувствительности. После окончания процесса поляризации оператор, изменяя чувствительность индикатора 9, устанавливает указатель в положение, соответствующее толщине стандартного образца покрытия. Аналогично производят поляризацию исследуемого образца покрытия. При этом интегратор 10 выдает на вход индикатора 9 сигнал, соответствующий толщине исследуемого образца покрытия.

При определении состава гальванического покрытия с помощью предлагаемого устройства первоначально производится поляризация стандартного образца, состоящего из чистого металла (одного из компонентов сплава). При этом с помощью блока 7 управления и коммутатора 8 запоминающий блок 11 запоминает величину напряжения, пропорциональную значению максимального тока на вольт-амперной кривой. Напряжение с выхода запоминающего блока 11 подается на сумматор 12 и через коммутатор 8 на индикатор 9 с регулируемой величиной чувствительности. После окончания процесса поляризации оператор вращением ручки потенциометра источника 13 компенсирующего напряжения устанавливает указатель индикатора 9 на нулевую отметку. При этом

источник 13 компенсирующего напряжения вырабатывает напряжение с полярностью, противоположной полярности сигнала на выходе запоминающего блока 1 1 и равного ему по величине. Не меняя напряжения компенсации, производят поляризацию стандартного образца сплава-покрытия с известным содержанием одного из компонентов. Б момент образования максимума на вольт- амперной кривой сумматор 12 суммирует напряжение, поступающее с выхода запоминающего блока 11 и с выхода исг точника 13 компенсирующего напряже20

5

0

5

0

5

0

5

ния. Б результате на индикатор 9 подается напряжение, соответствующее разности максимальных токов на вольт- амперной кривой стандартного образца сплава-покрытия и чистого металла, пропорциональное содержанию одного из компонентов покрытия. После окончания процесса поляризации оператор, изменяя чувствительность индикатора 9, устанавливает указатель в положение, соответствующее составу стандартного образца сплава-покрытия. Аналогично производится поляризация исследуемого образца сплава-покрытия. При этом сумматор 12 выдает на вход индикатора 9 сигнал, соответствующий составу исследуемого образца сплава- покрытия. Формула изобре тения

Устройство для Измерения толщины покрытия, содержащее последовательно соединенные генератор, электролитический поляризующий элемент, преобразователь, фильтр низких частот, дифференцирующий блок и нуль-орган, последовательно соединенные, блок управления, коммутатор и индикатор, интегратор, входом соединенный с преобразователем, запоминающий блок, входом соединенный с выходом преобразователя, сумматор, один из входов которого соединен с выходом запоминаю- . щего блока, а выход - с входом коммутатора, и источник компенсирующего напряжения, соединенный с вторым входом сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности, оно снабжено последо- |вательно соединенными блоком задержки, вход которого подключен к выходу нуль-орг.ана, и схемой совпадения, второй вход которой соединен с выходом нуль-органа, а выход подклю-

чен к входу блока управления, а также последовательно соединенным прерывателем, вход которого соединен с выходом интегратора, а второй вход - с ,

Напряжение, В

I 1

Риг.г

выходом дифференцирующего блока, и пиковым детектором, выход которого соединен с вторым входом коммутатора.