Патент ссср 423068

 

Я

Петен —; ч—

<111 423068

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 14.04,72 (21) 1773778/18-10 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 04.09.74 (51) М. Кл. G Olr 27/00

Государственный комитет

Совета а1инистров СССР по делам нзооретений н открытий (53) УДК 621.317.331 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Пахомов, Б. Д. Попович, А. Л. Рубин и М. Э. Хургин

Новосибирский авиационный завод им. В, П. Чкалова (71) Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

ТОНКОГО ПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ НА ФЕРРОМАГНИТНОИ

ОСНОВЕ

Изобретение относится к области измерений удельной электропроводности бесконтактными электромагнитными методами и может быть использовано для измерения удельной электропроводности гальванических покрытий, пленок и других тонких немагнитных проводящих слоев на ферромагнитной основе.

Известны электромагнитные способы измерения удельной электропроводности провод щих слоев, заключающиеся в том, что изделие с контролируемым слоем помещают в электромагнитное поле датчика накладного типа, возбуждающая катушка которого питается переменным током, и регистрируют изменения амплитуды или фазы вносимого напряжения, по которым судят об удельной электропроводности этого слоя. Однако для устранения влияния толщины слоя и основы на результат измерений удельной электропроводности тонких слоев измерения проводят на высоких частотах, причем с уменьшением толщины и электропроводности слоя рабочая частота резко возрастает.

Цель изобретения — повышение точности измерений. Это достигается тем, что измерения проводят на двух частотах, верхнюю из которых выбирают так, чтобы фаза вносимого напряжения была линейной функцией произведения удельной электропроводности слоя па его толщину, а нижнюю — из условия, чтобы вносимое напряжение практически не зависело от электропроводности слоя и определялось только его толщиной. Используя предварительно построенные по эталонным образцам градуировочные зависимости фазы вносимого напряжения DT произведения толщины слоя на его электропроводность на верхней частоте и амплитуды вносимого напряжения от толщины слоя на нижней частоте, определяют на верхней частоте по фазе вносимого напряжения величину произведения удельной электропроводности контролируемого слоя на его толщину и на нижней частоте по амплитуде вносимого напряжения — толщину слоя, а удель15 пую электропроводность находят как отношеi:èå величины этого произведения к толщине контролируемого слоя.

На фиг, 1 приведена блок-схема установки для IH3мерения удельной электропроводности; на фиг. 2 и 3 — градуировочные зависимости.

Способ осущесз вляют следующим образом.

Датчик накладного типа устанавливают на изделие с контролируемым слоем и производят измерения фазы вносимого напряжения на

25 верхней частоте и амплитуды вносимого напряжения на нижней частоте. Верхнюю частоту выбирают из условия, чтобы удвоенное произведение максимального значения толщины контролируемого слоя на эффективный

30 диаметр датчика пе превышало квадрата глу423068 бины проникновения плоской электромагнитной k o Ittbt в материале контролируемого слоя. г"-.ри выполнении этого условия фаза вносимого напряжения является линейной функцией произведения толщины слоя IIQ его удельную электропроводность. Hkt>Kkt toto час готу выоирают из условия, чтобы эффективный диаметр датчика ltp превышал глубины про икповспия плоской электромагнитной волны в материале слоя и толщина слоя была много меньше эффективного диаметра датчика. При выполнении этих условий амплитуда вносимого напряжения практически не зависит от удельной

"лектропроводности контролируемого слоя и является функцией расстояния между датчико.".. и ферромагнитной основой.

При измерениях на верхней частоте фаза вносимого напряжения будет одинаковой для слоев с равными произведениями толщины слоя на его удельную электропроводность.

Поэтому произведение удельной электропроводности па толщину эталонного слоя, эквивалентного по фазе вносимого напряжения контролируемому слою, равно произведению удельной электропроводности на толщину Itoследнего.

При измерениях на нижней частоте амплитуда вносимого напряжения будет одинаковой для слоев с различной электропроводностью и равной толщиной. Поэтому толщина эталонного слоя, эквивалентного по амплитуде вносимого напряжения контролируемому слою, равна толщине этого слоя. Удельную электропроводность контролируемого слоя определяют как отношение произведения удельной электропроводности на толщину эталонного слоя, эквивалентного по фазе вносимого напряжения на верхней частоте контролируемому слою, к толщине контролируемого слоя.

Блок-схема установки для измерения удельной электропроводности включает генератор переменного тока 1, датчик накладного типа

2, содержащий возбуждающую катушку и расположенные по обе стороны от нее на общем ферритовом стержне измерительную и две компенсационные катушки (каждая компенсационная катушка включается с измерительной встречно), усилитель 3, ламповый вольтметр 4 и электронный фазометр 5. Возбуждающая катушка датчика запитывается ст генератора поочередно переменным током двух различных частот.

В соответствии с изобретением верхняя частота выбирается из условия Тмзкс эф - 1 где Тмакс — мак симальная толщина Ilot

2 глубина проникновения плоской

2+fg .o электромагнитной волны в материал покрытия; и — магнитная проницаемость вакуума; б — удельная электропроводность покрытия. т. с. так, чтобы

f.(2", Тм -, к с" К э ф нижняя частота /„ выбирается из условия

10 вф -

Результирующее напряжение, снимаемое со встречно включенных измерительной и компенсационных катушек датчика, подается на

15 вольтмер и фазометр через усилитель. При э;oit для измерения на верхней частоте предварительно перемещением одной из компенсационных катушек осуществляется полная компенсация результирующего напряжения в

20 воздухе и, таким образом, при установке датчика tta контролируемое покрытие измеряется фаза вносимого в измерительную катушку датчика напряжения (фаза напряжения, сни»ае»ot.o с датчика при его установке на фер25 ро»ar»ktrttyto основу принимается за О).

При измерениях на нижней частоте используется вторая компенсационная катушка.

По градуировочным зависимостям (см. фиг. 2 и 3) и результатам измерения фазы

30 снимаемого с датчика напряжения на верхней частоте и амплитуды на нижней частоте определяется для каждого образца значение произведения о, Т,=о. Титолщина покрытия,,по которым вычисляется удельная электропровод35 ность покрытия а Э Э о Т

П р едм ет .изобретения

Способ измерения электропроводности тон45 кого проводящего слоя на ферромагнитной основе, основанный на определении изменения напряжения, вносимого в датчик, в электромагнитное поле которого помещается контролируемый образец, отличающийся тем, 50 что, с целью повышения точности, измерения производят на двух частотах, верхнюю из которых выбирают из условия, чтобы фаза вносимого напряжения была линейной функцией произведения толщины слоя на его электро55 проводность, а нижшою — чтобы амплитуда вносимого напряжения не зависела от электропроводности контролируемого образца, и по градуировочным таблицам определяют на верх. ей частоте по фазе вносимого напряже60 ния величину произведения электропроводпости контролируемого образца на его толщину, tta нижней частоте по амплитуде вносимого напряжения — толщину контролируемого слоя, а искомую электропроводность опреде65 ляют по отношению этих величин, 423068

Фиг 1

Фиг. 3

Фиг. 2

Заказ 2!44710 Изд. ¹ 71! Тираж 578 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР го д" там изобретений и открь.тий

Москва, ЗК-35, Раушская наб., д. 4,5

Типография, пр, Сапунова, 2

Составитель В. Скорооогатова

Редактор О. Филиппова Техред А, Каиышникова (орзсктор А. Васильева