Способ измерения сопротивления тонких проводящих покрытий и устройство для его реализации Советский патент 1981 года по МПК G01N27/90 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТИЙ И УСТРОЙСТВО для ЕГО Изобретение огносится к средствам неразрушающего контроля и может быть использовано для неразрушающего контро ля покрытия, нанесенного на нестроводящее основание. Известен способ контроля сопротивления и толщины проводящих пленок и устройство для его реализации. Суть способ заключается в том, что в пленке наводят с помощью вихретокового преобразователя вихревые токи, одновременно измеряют величину зазора между изделием и ви хретоковым преобразователем с помощью емкостного преобразователя, снимают и суммируют алгебраически: сигналы преоб разователей, и по суммарному значению судят о величине замеряемого парамегра U. Недостатком известного способа является его зависимость от влияния зазора, что объясняется нелинейной характеристикой емкостного преобразователя. РЕАЛИЗАЦИИ Наиболее близким по технической сущности К предлагаемому изобретению является устройство, реализующее способ измерения сопротивления гонких проводящих покрытий на основе использования двух вихретоковых параметрических, индуктивно не связанных преобразователей, питаемьис от одного генератора, заключающийся в том, что преобразователи размещают над измеряемым покрытием, определяют величину разностного сигнала преобразователей и по нему судят о величине .измеряемого сопротивления. Устройство для реализации способа содержит последовательно соединенные генератор, чётырехплечий измерительный мост, в смежные плечи которого включены поспедовагепьные резонансные контуры, каждый из вихретокового преобразователя и конденсагс а, усилитель, амплитудный детектор и индикатор . Недостатком известного способа явла- бтся зависимое L. измеряемого параметра ог величины .

Целью изобретения является огсгройка ог влияния величины зазора на измеряемый параметр,

Цель достигается тем, что устанавли вают преобразователи над образцом с покрытиеМ, имеющим наименьшую величину сопротивления из заданного диапазона, измеряют величину реактивной составляющей полного сопротивления каждого преофазователя, изменяют частоту питающего генератора до тех пор пока для каждого из преобразователей отличие между измеренным значением и значением реактивной составляющей полного сопротивления ненагруженного преобразователя не составит 1-3%, устанавливают преобразоватли над измеряемым покрытием, определяют 1величины сигналов преобразователей, пропоцисЯ альные составляющим активных вносимых сопрогивлений, зависящй от влияния покрытия, и определяют величину разностного сигнала В устройстве цель досггается за счет того, что два других смежных илеча моста устройства выполнены в виде двух образцовых конденсаторов, а конденсаторы резонансных контуров - переменными, преобразователи расположены кснадентрично, кх радиусы имеют соотношение 1:4, а величсгаа образцовых конденсаторов выбрана из соотношения

-)с

.CS4M44

2

где а - радиус большего преобразователя;Рд - радикс меньшего преобразователя;

fj - количество витков преобразователя большего радиуса; W - количество витков преобразователя меньшего радиуса; Со - образцовый конденсатор противолежащего прообразовагеяк) илеча}

Сз - офазцовый конденсатф противолежащего преобразователю плеча,

На чертеже приведена блок-схема устрсЛства, реализующего настоящий способ. Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, четьфехплечий измерительный мост 2, амплитудный детекгор 3, усалитель 4 и индикатор 5, Мост 2 выполнен в виде двух последователы1Ь Х резсиансных контуров из первся о ( C/J) переменного конденсатора 6 и первоого, вихретокового преобразователя 7, второго (04) переменнсяго конденсатора

8,втсрсяго вихретокового преобразователя

9,включенных в смежные плечи моста, Последовательно с преобразователем 9 MCW жет быть включен подстроенный резистор

10,Пареметры преобразователя 7: радиусС , количество витков -W. . Параметры преобразователя 9: радиус - сЗд. /количество витков W4. . Два смежных плеча моста 2 выполнены в виде образцовых конда1сагсчэов 11 и 12 (Cj и Cj) конденсатор 11 ( Cj ) является противолежащим плечу с преобразователем 9, а конденсатор 12 ( С - плечу с преобразователем 7, Сбщие точки конденсатс ов 6,8

и 11,12 являются диагшалью питания и соединены с выходом генератора 1, Общие точки ксншенсатора 11, преобразователя 7 и конденсатора 12, преобразователя 9 являются измерительной диагональю и соединены с входом детектора 3,

Радиус катушки преобразователя 7 в четыре раза больше радиуса преобразователя 9,

Устройство работает следующим -образом.

Сигнал генератора 1 поступает на диагс«аль питания моста 2, Напряжение разбаланса моста 2 с измфительной диагональю поступает на вход детектора 3, где детектируется и подается на усилитель 4, Индикатор 5, соединенный с выходом усилителя 4, регистрирует значение выходного напряжения. Первичное значение частоты генерагора 1 усганавливают, исход из резонансных параметров контуров 6.7 и 8,9, При помошв ко1Шенсаторов 6 и 8 настраивают плечи моста 2 в резонанс (при неиагружшшых преофазовагелях 7, 9),.С помсноью резвсгсфа Ю уравновешивают мост 2 по нулевым показаниям на иидикагоре 5, Отмечают значение емкости нонденсатефа 6, На преобразователь 7 поочередно устанавливают образцы покрытия ИЗ эаданвсяО диапазона. При конденсатора 6 в резистора 10 уравновешивают мост 2 для каждого образца, прв этом отмеяают значение конденсагора 6 н резнсгора 10, Изменяют частоту питания re&eparqpa 1, следя за тем, чтобы максимальное отличие между крайними значениями емкости ксюденсатора 6 для каждого из образцов из заданного диаиазсша было не выше 3-4%, Чаототу изменяют до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение изменения, величины резистора Ю что обеспечивает максимальную отстройку от зазора для данного диапазона покрытий. Установленная таким образом частота будет являться рабочей частотой генератора 1, Затем тфеобразователь 9 концентрически закрепляют внутри гфеобразователя 7 на том же рассто5шии от измеряемого покрытия (рабочий зазф). Величину конденсатора 11 выбирают , из соотношения при этом реактйвнЬю сопротивления конденсаторов 11,12 по модулю должны быт намного больше модулей сопротивлений настроенных резонансных контуров. После установления параметров конден саторов 11,12 и настройки моста преобразователи 7,9, смонтированные концентрически, подносят к образцу с йокрыги. ем. При настройке моста по шкале индикатора 5 на ноль в отсутствии образца, показания по шкале индикатора 5 будут прямо пропорциональны проводимости квад рата поверхности измеряемого покрытия или обратно пропорциональны ее сопротивлению,Преимуществом настоящего способаяв ляется возможность отстройки от зазора при значительных его изменениях и Получение линейной зависимости изменения выходного напряжения от изменения прово димости измеряемого покрытия. Формула изобретения 1. Способ измерения сопротивления то ких проводящих покрытий на основе испол зования двух вихретоковых параметрических, индуктивно не связанных преобразова телей, питаемых от одного генератора, aa ключающийся в том, что преобразователи размещают над измеряемым покрытием, определяют величину разностного сигнала преобразователей и по нему судят о величине измеряемого сопротивления, отличающийся тем, что, с целью отстройки от влияния величины зазор§ на измеряемый параметр, устанавливают преоб разователи над образцом с покрытием, имеющим наименьшую величину сопротивления из заданного диапазона, измеряют величину реактивной составляющей полного сопротивления каждого преофазсдаатеЛЯ, изменяют частоту пиТающего генератора до тех пор, пока для каждого из преобразователей отличие между измеренным значением и значением реактивной составляющей полного сопротивления ненагруже ного преобразователя не составит 1-3%, устанавливают преобразователи над измеряемым покрытием, определяют величины сигналов преобразователей, пропорциональные составляющим активных вносимых сопротивлений, зависящих от влияния покрытия, и определяют величину разностного сигнала. 2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее последовательно соединенные генератор, четырехплечий измерительный мост, в смежные плечи которого включены последовательно резонансные кс«туры, каждый из вихретоковслго преобразователя и конденсатора, усилитель, амплитуднь1й Детектор и индикатор, отличающееся тем, что два других смежных плеча моста выполнены в виде двух образцовых конденсаторов, а конденсаторы резонансных контуров - переменными, преобразователи установлены концентрично, их радиусы имеют соотношение 1:4, а величина образцовых конденсаторов выб- ана из соотношения где С( - радиус большего преобразователя;Q - pafljiyc меньшего преобразователя;W - количество витков преобразователя большего радиуса} Ц. -количество витков преобразователя меньшего радиуса| Crt -образцовый конденсатор противолежащего преобрл- 1вателю 014 W 4 плеча; Са-обраацовьсй ксиденсатор противолежащего преобразователю a-iW плеча. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США Ms 30778S8, кл. 118-7, 1958, 2.Авторское :свидетельство СССР 246868, кл.в О1 В 7/02, 1967 (прототип).