Термоэлектрический способ контроля толщин одинаковых покрытий на различных основах Советский патент 1991 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к способам термоэлектрического контроля промышленных изделий и может быть использовано для контроля толщин проводящих покрытий на проводящей основе

Цель изобретения - упрощение градуировки и повышение точности контроля

На фиг.1 изображена зависимость отношения Ei/E2 от толщины гальванического никеля, нанесенного на ст 20 (кривая 1) и на латунь Л63 (кривая 2), на фиг 2 - зависимость отношения ЕэгтгЕт/Еэт-Ег от толщины гальванического никеля, нанесенного на ст.20 ( ) и на латунь Л63 (х), при этом эталонные значения термоЭДС замерены на образцах с одинаковой толщиной никеля (( мкм) и составляют для никеля на

стали 258 мкВ для никеля на латуни 60 мкВ на фиг 3 зависимость отношения ЕЭт-Е2/Еэгп-Е1 от толщины гальванического никеля, нанесенного на ст 20 () и на латунь Л63 (х), при этом эталонные значения замерены при о 0, т е на основах без покрытия и составляют для никеля на стали 308 мкВ, для никеля на латуни 76 мкВ

Термоэлектрические измерения проводились на гальванических никелевых покрытиях нанесенных на образцы из ст 20 и латуни Л63 Образцы имеют вид шайб с толщиной 5 мм и диаметром 55 мм Толщину образца измеряют до и после нанесения покрытий и по разности определяют толщины покрытий Термоэлектоические цепи с разными горячими электродами подключают к прибору поочередно с помощью переключателя. Все три электрода выполняют из никеля и имеют одинаковый диаметр (6 мм). Рабочее окончание одного из горячих электродов сферически закруглен с радиусом закругления 3 мм. при этом диаметр контакта электрода с изделием 0.1 мм, рабочее окончание другого горячего электрода выполняют в виде усеченного конуса, диаметр контакта электрода с изделием 2 мм.

Результаты измерений приведены в табл. 1 и 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Пусть один горячий электрод (электрод 1) имеет радиус контактной площадки м другой (электрод 2) - Г2. Так как в данном случае электроды выполнены из материала покрытия, то значения термоЭДС для пар с электродом 1 и с электродом 2 соответствуют

EI Оно t (п. а);(1)

Е2 «по t (f2, (7),(2)

где а по - коэффициент термоЭДС пары материал покрытия - материал основы; .

t(n, a) - температура на стыке покрытие - основа под электродом 1;

t (r2, ст) - температура под электродом 2.

Отношение этих ЭДС

Ё2 ahot frz.g)

Ei Onot(n,ff)

Температуру на стыке покрытие - основа можно представить в виде

t(ri,a) to(n)-At(n, а), где to(n) - температура под электродом 1 при-толщине покрытия а-0, т.е. при постановке электрода 1 на основу.

Так же можно представить и температуРУ

t (r2. сг) to(n)- Дт.(г2, а). Тогда выражение (3) имеет вид

Е2 Опо t0 ( П ) - A t (Г2.Р )

Ei (n )-At(ri.a)

Ер Гг 1 ) - ДопД t ( П.О )

Ео(п )-abnAt(ri,a) где Ео(п) - термоЭДС, возникающая при постановке электрода 1 на материал основы.

Эталонное значение термоЭДС Еэт для данного материала основы также можно представить в виде такого рода разности. Если качестве Еэт принять значение термоЭДС в цепи горячего электрода 1, тогда Еэт (П ) Ео ( П ) «onA t ( П Д,т ) .

Если из Еэт вычесть значения термоЭДС Е2 и Et, полученные при измерении толщины покрытия в цепях с горячими элек(3)

(4)

тродами 2 и 1 соответственно, а полученные разности разделить друг на друга, то

Е,„ - EZ

E,(ri)-flbnAt(ri№,)-Eo(;n)- -aBnAt (ag) 60M-a«AtUv(H-Mri) + Wmr e )

0

5

0

At( ЯП

ГНУ riffn

)

„ ) -At()

(5)

Как частный случай в качестве эталонных значений могут быть приняты значения термоЭДС, полученные при установке электродов на материалы основ, где толщину покрытий также можно считать одинаковой и равной нулю. В этом случае ЕЭт(п) Е0(п) и выражение (5) принимает вид

Earn - Eg

Ер f гИ - Ер ГгИ + QbnA t ( Г2.а ) Ео(п )-Eo(n )+aor,At(ri,a)

25

30

35

40

45

50

55

At (r2.ff)

(6)

At(n,7;

Из сравнения выражений (5) и (6) с выражением (4) видно, что вычитание измеряемых значений из эталонных значений термоЭДС приводит к исчезновению в (5) и (6) слагаемых, не несущих в себе информации о толщине покрытия и зависящих только от свойств основы, вследствие чего точность контроля толщин покрытий возрастает, т.е. предлагаемый способ позволяет отстроиться от свойств материапа основы. Это существенно упрощает операции по градуировке.

Формула изобретения

Термоэлектрический способ контроля толщин одинаковых покрытий на различных основах, заключающийся в том, что на контролируемом покрытии размещают два горячих и один холодный электроды, изготовленные из материала покрытия так, что отношение площадей контактов горячих электродов с покрытием не равно единице, образуют две термоэлектрические пары, измеряют термоЭДС, отличающийся тем, что, с целью упрощения градуировки и повышения точности контроля, предварительно изготавливают для каждого материала основы образцы с одинаковой толщиной покрытия, измеряют на них значения термоЭДС упомянутым методом в цепи одной из пар электродов, а толщину контролируемого покрытия определяют с учетом отношения разности предварительно измеренной термоЭДС для покрытия на данной основе и измеренного значения термоЭДС в одной

термоэлектрической паре к разности той же предварительно измеренной термоЭДС и

измеренного значения термоЭДС в другой термоэлектрической паре.

Изобретение относится к термоэлектрическому контролю промышленных изделий и может быть использовано для контроля толщин проводящих покрытий на проводя щей основе. Целью изобретения является упрощение градуировки и повышение точности контроля Для каждого материала основы предварительно изготавливают образцы с одинаковой толщиной покрытия На контролируемом покрытии размещают два горячих и один холодный электроды изготовленные из материала покрытия так что отношение площадей контактов горячих электродов с покрытием не равно единице Образуют две термоэлектрические пары, измеряют их гермоЭДС и термоЭДС на предварительно изготовленных образцах упомянутым методом Толщину контролируемого покрытия определяют с учетом отношения разности предварительно измеренной термоЭДС для покрытия на данной основе и измеренного значения термоЭДС в одной термоэлектрической паре к разности той же предварительно измеренной термоЭДС и измеренного значения термоЭДС в другой термоэлектрической паре 3 ил 2 табл w fe

Никель на ст. 20

Примечание : Е1 -значение термоЭДС в цепи с горячим электродом, имеющим диаметр контактной площадки 0,1 мм: Е2 - значение термо ЭДС в цепи с горячим электродом с диаметром контактной площадки 2.0 мм.

Каждое полученное значение термо ЭДС - это среднее десяти измерений, округленное до целых микровольт.

Никель на латуни ЛбЗ

1216

фuг.

Таблица 1

Таблица 2

20

&

24

, ЫЮ4

ПЮ 20 24

f и«ч

fr,-6

Јm-Јi

Я

18

111

11 10

В

6 It

г о

8 12 16 Фиг.З

W

Ztt 6,