Способ измерения шероховатости поверхности Советский патент 1992 года по МПК G01B7/34 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в области пьезотехники.

Известен способ измерения шероховатости поверхности /1/, заключающийся в том, что на измеряемой и эталонной поверхностях образуют электрические конденсаторы путем последовательного нанесения нижнего электропроводящего, диэлектрического и верхнего электропроводящего слоев, повторяющих микропрофиль этих поверхностей и имеющих у обоих конденсаторов одинаковые габаритные размеры, затем измеряют их емкость и по результату сравнения определяют степень шероховатости поверхности. Однако, этот способ измерения шероховатости поверхности очень

сложный, так как требует на поверхности формирования специальных конденсаторов с одинаковыми габаритными размерами.

Известен также способ измерения шероховатости поверхности образца исследуемого материала/2/,основанный на подаче на него внешнего воздействия в виде света, сравнении сигнала-реакции образца в виде отраженного света с контрольным сигналом, формируемым путем подачи такого же внешнего воздействия видимым светом на набор контрольных образцов с заданными шероховатостями и выделении сигнала-реакции контрольных образцов в виде отраженного света, который и принимают за контрольный, и по равенству уровней отраженного света от исследуемого образца и

VI

XI

О

XI

СО

4

одного из контрольных приписывают образцу шероховатость контрольного.

Однако материалы контрольных и исследуемых образцов должны обладать одинаковыми свойствами, чтобы при одинаковых шероховатостях получить одинаковый уровень отраженного света. Создание такого условия ведет к усложнению процесса измерения, повышению его себестоимости.

Целью изобретения является упрощение процесса измерения, снижение его се- бестоимостииувеличение

чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения шероховатости поверхности образец подвергают внешнему воздействию, измеряют сигнал-реакцию исследуемого образца на это воздействие, формируют контрольный сигнал, сравнивают с ним измеренный и по результату сраа- ненияопределяютвеличину

шероховатости. Способ отличается тем, что внешнее воздействие осущестляют в виде механического усилия путем зажатия образца между двумя металлическими поршнями с заданным усилием, в качестве сигнала-реакции используют возникающий на обеих поверхностях под действием пьезоэффекта электрический сигнал, а формирование контрольного сигнала осуществляют тем же путем на том же образце посредством использования прокладок из мягкого токо- проводящего упругого материала, которые размещают между поршнями и образцом с обеих его сторон.

Последовательность формирования этих электрических сигналов может быть произвольной.

Физическая сущность предлагаемого способа заключается в следующем. При деформации пьезоэлектрического образца из его поверхностях возникает электрический заряд вследствие прямого пьезоэффекта, причем измеряемым является заряд, образующийся в приповерхностном слое. Условия его образования, как и условия его снятия для измерения, в этом случае находятся в сильной зависимости от профиля приповерхностного слоя, в частности от его шероховатости, неплоскостности и непло- скопараллельности. Так, например, при измерении пьезомодуля d3s статическим методом на безэлектродных пьезокерами- ческих заготовках, их подвергают механическому нагружению с заданным усилием с помощью стальных поршней-электродов.

В ходе нагружения поверхность поршней приводится в механический контакт с поверхностью заготовки, Однако, контакт

этот осуществляется лишь по выступающим областям профиля приповерхностного слоя, оставляя воздушные зазоры в остальных областях профиля. Механическое напряжение

в различных участках профиля в этом случае будет различным и, следовательно, заряд будет так же различным вплоть до смены знака. На его величину на каждом участке профиля сказывается также анизотропия

свойств заготовки. При снятии суммарного заряда с электродов-поршней вклад в его величину будет различным от разных участков профиля, в частности, воздушные зазоры на отдельных участках не позволяют

снять полностью заряды с этих участков. Величина снятых участков зарядов будет зависеть от соотношения величины воздушных зарядов и толщины (высоты) заготовок (как соотношение эквивалентных емкостей).

Следовательно, при измерении сЬз путем снятия заряда с поверхности пьезокера- мической заготовки при ее механическом нагруж 1нии с помощью стальных поршней- электродов, измеряемая величина будет зависеть, в частности, от шероховатости ее поверхности.

По соотношению сигналов dU/dSL, где

dU - величина das, полученная при исполь- зовании стальных поршней-электродов, а

использованием прокладок из мягкого токопроводящего упругого материала, судят о шероховатости поверхности.

Использование данного способа опре- деления шероховатости поверхности пьезоэлектрических образцов обеспечивает упрощение и снижение себестоимости процесса измерения за счет использования дополнительной информации, получаемой при измерении пьезомодуля d3a в ходе изготовления изделий пьезотехники.

Кроме того повышается производительность способа контроля при интегрально оценки шероховатости, поскольку отпадает необходимость в осуществлении оценки локальных шероховатостей с последующие усреднением полученных оценок по все поверхности по некоторому критерию, с также расширяются аналитические возможкости данного способа за счет использования различных материалов (сталь, графит проводящая резина и др.) для электродов- поршней, распространения его на динами ческий и статический методы с использованием пьезоэлектрических об разцов с собственными электродами, пол учаемыми различными путями (вжиганием напылением, осаждением серебра, никеля меди и др.).

Использование материала типа резины в прокладках дает возможность увеличить эффективную пьезоактивность пьезоэле- ментов как с электродами, так и без электродов и распространить этот эффект на другие изделия пьезотехники.

Формула изобретения Способ измерения шероховатости поверхности образца, заключающийся в том, что образец подвергают внешнему воздействию, измеряют сигнал-реакцию исследуемого образца на это воздействие, формируют контрольный сигнал, сравнивают с ним измеренный и по результату сравнения определяют величину шероховатости, отличающийся тем, что, с целью

0

5

упрощения способа при измерении образца из пьезоэлектрического материала, повышения чувствительности и снижения себестоимости, внешнее воздействие осуществляют в виде механического усилия путем зажатия образца между двумя металлическими поршнями с заданным усилием, в качестве сигнала-реакции используют возникающий на обеих поверхностях под действием пьезоэффекта электрический сигнал, а формирование контрольного сигнала осуществляют тем же путем на том же образце посредством использования прокладок из мягкого токопроводящего упругого материала, которые размещают между поршнями и образцом с обеих его сторон.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - упрощение способа измерения шероховатости образцов из пьезокерамического материала, повышение его чувствительности и снижение себестоимости. Этот способ заключается в том, что образец подвергают внешнему воздействию в виде механического усилия, создаваемому путем зажатия образца между двумя металлическими поршнями. Далее измеряют сигнал - реакцию исследуемого образца на это воздействие, в качестве которого используют возникающий на обеих поверхностях под действием пьезоэффекта электрический сигнал. Формирование контрольного сигнала осуществляют на том же образце при использовании прокладок из мягкого токопроводящего упругого материала, которые размещают между поршнями и образцом с обеих его сторон. Контрольный сигнал сравнивают с измеренным и по результату сравнения определяют величину шероховатости. lЈ iVra