Устройство для измерения параметров шероховатости электропроводных изделий Советский патент 1982 года по МПК G01B7/34 

Изобретение относится к контроль/чо-йзмерительной технике и может быть использовано, в частности, для .измерения таких параметров шероховатости электропроводных изделий, как углы наклона микронеровностей и полная реальная площадь шероховатой поверхности с учетом ее неоднородностей, субмикронеровностей и т.д. Известно устройство для определения микротопографии контролируемой поверхности бесконтактным методом, содержащее изме.рительный электрод, помещенный вместе с контролируемым изделием в вакуумную камеру, и источник питания постоянного тока, подключенный между ними. Между измерительным электродом, подключенным к отрицательному полюсу источника питания, и изделием возни кает автоэмиссионный ток, который поддерживается неизменным по величи не, а по величине напряжения между электродом и изделием судят о микро топографии этого участка поверхности изделия . Недостатком устройства являются ограниченная точность и достоверность измерений, обусловленные тем, что измерительный электрод выполнен в виде подключенного к отрицательному полюсу источника тонкого острия, вследствие чего ток автоэмиссии эмитируемый этим электродом, обусловлен микронеровностями противолежащих острию участков поверхности, очень небольших по площади и случайно выбранных (в процессе перемещения электрода) . Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения параметров шероховатости электропроводных изделий, содержащее источник питания постоянного тока и подключенный к его положительному полюсу плоский измерительный электрод, помещаемый в процессе 13мерения в , вакуумную камеру на фиксированном 7

расстоянии от контролируемого из делия, подключаемого к отрицательному полюсу источника питания Лри перемещении плоского Измерительного электрода, выполненного в виде сплошного проводящего элемента, вдоль поверхности контролируемого изделия возникает автоэмиссионный ток с суби микроострий самой исследуемой поверхности, а не с искусственно созданного острия. Это позволяет более точно определить параметры шерохова тости на противолежащих электроду .участках поверхности.

идиако, если площадь измерительного электрода значительно меньше площади контролируемой поверхности,

то точность измерения пa эaмeтpoв шероховатости по всей измеряемой поверхности снижается, так как при использовании этого устройства осуществляется усреднение результатов измере ния по отдельным, случайно выбранным ее участкам. На точность измерений влияют также погрешности установки заданного расстояния между электродом и контролируемой поверхностью и случайные единичные микронеровности, которые могут-привести к резкому увеличению автоэмиссионного тока с них, а следовательно, к искажению результата измерений, большие затраты времени на перемещение и установку измерительного электрода по поверхности изделия снижают быстродействие (оперативность) контроля.

. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения параметров шероховатости электропроводных изделий, содержащем источник питания постоянного toKa и подключенный к его положительному полюсу плоский измерительный электрод, помещаемый в процессе измерения в вакуумную камеру на фиксированном расстоянии от контролируемого изделия, подключаемого к отрицательному полюсу источника питания, измерительный электрод выполнен в виде набора одинаковых электроизолированных один от другого многоугольных элементов, сопряженных между собой боковыми сторонами в сотовом порядке.

Кроме того, измерительный электрод может быть установлен с возможностью поворота относительно его центра.симметрии.

На фиг. 1 приведена принципиальная конструктивная схема устройства, на фиг. 2 - вариант выполнения из- мерительного электрода в виде набора правильных шестиугольников.

Устройство содержит источник 1 питания постоянного тока и плоский

измерительный электрод 2, размещаемый в процессе измерения вместе с контролируемым изделием 3 в вакуумной камере k. Измерительный электрод 2 установлен с возможностью

поворота относительно его центра симметрии вокруг оси 5 в плоскости, параллельной плоскости контролируемого изделия, и состоит из ряда одинаковых электроизолированных один

от другого многоугольных элементов 6. Эти элементы могут быть выполнены, например, трех-,четырех - или шестиугольными. Наиболее плотная упаковка, т.е. наибольшее использование общей площади электрода при минимальной части площади, занятой границами раздела, имеет место при шестиугольной сотовой структуре

электрода 2, Многоугольные элементы 6 подключены через коммутирующий

переключатель 7 к амперметру 8, пред назначенному для измерения автоэмиссионного тока через каждый элемент 6.

Устройство работает следующим образом.

С помощью переключателя 7 подводят высоковольтное напряжение порядка 10 поочередно между каждыми элементами 6 измерительного электрода 2 и установленным на фиксированном расстоянии от него контролируемым изделием 3 и измеряют величину автоэмиссионного тока, эмитированного микрорельефом поверхности. На основании измеренных значений тока автоэмиссии,

величины напряженности Ео электрического поля и с учетом свойств материала контролируемого изделия рассчитывают параметры шероховатости на участках поверхности, противолежащих со ответствующему элементу 6 электрода 2. При повороте электрода вокруг его оси 5 измерения могут быть повторены.

Точность определения микрорельефа контролируемой поверхности и быстродействие устройства (оперативность контроля) повышаются благодаря возможности получения параметров шероховатости, усредненных по участкам, а не по всей поверхности изделия перемещения электрода по этой поверхности. Поворот измерительного элект рода 2 на определенный угол для перекрытия участков контролируемой поверхности смежными элементами 6 измерительного электрода позволяет проверить результаты измерения, в частности, выявить причины резкого увеличения тока на отдельных участках контролируемой поверхности, не меняя прочих условий, что повышает достоверность измерений.

Формула изобретения

1. Устройство для .измерения параметров шероховатости электропроводных изделий, содержащее источник питания постоянного тока и подключенный к его положительному полюсу плоский измерительный электрод, помещаемый в процессе измерения в вакуумную камеру на фиксированном расстояИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Грег С. и Др. Устройство для определения микротопографии поверхности. Приборы для научных исследований, 1977, № 7, с.36.

2. Авторское свидетельство СССР № 587319 кя. С 01 В 7/3|, 1975 (прототип). 86 НИИ от контролируемого изделия, подключаемого к отрицательному полюсу источника питания, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, измерительный электрод выполнен в виде набора одинаковых электроизолированных один от другого многоугольных элементов, сопряженных между собой боковыми сторонами в сотовом порядке. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительный электрод установлен с возможностью поворота относительно его центра симметрии.

fФаг.