Устройство для измерения сопротивления
<а 467300
ОП ИСАНИЕ
И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 22.03,73 (21) 1897053/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (32) Приоритет—
Опубликовано 15.04.75. Бюллетень № 14
Дата опубликования описания 11.05.7б (51) Ч Кт G 01г 27/16
Государственный комитет
Вовета Министров СССР ао делаы изобретений и открытий (53) УДК 621.317 (088.8) (72) Ав горы изобретения
Н. Н. Лукаш и А. К. Типикин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Изобретение относится к области измерения электросопротивления тонких пленок или покрытий и может быть применено для контроля и регулирования качества готового продукта в производствах, где на диэлектрическую основу наносится тонкий электропроводящий слой.
Качество материалов, покрываемых тонкими электропроводящими пленками, в большинстве случаев характеризуется толщиной пленки. Однако измерять толщину пленки в процессе производства продукта с удовлетворительной точностью не представляется возможным. Косвенным показателем качества готового продукта является его поверхностное электрическое сопротивление. В настоящ- е время разработаны различные методы бесконтактного измерения величины электросопротивления тонких пленок. Для измерения электросопротивления применяются бесконтактные датчики, в основном емкостного типа.
Известно устройство, в котором измерительная схема с емкостным датчиком входит в состав параллельного колебательного контура, включенного в цепь положительной обратной связи электронного усилителя, работающего в режиме автоколебаний. При изменении величины измеряемого сопротивления будут изменяться активные потери в контуре, а следовательно, амплитуда и частота собственных колебаний. Фиксируя изменения амплитуды колебаний можно судить о величине и знаке изменения контролируемого электросопроти»лен ия.
Однако величина активных потерь в контуре и, следовательно, напряжение па нем зависят от величины емкости датчика, вариац;ш которой не учитываются, что ограничивает область применения устройства. Зависимость наip пряжения на контуре от величины активных потерь нелинейная, что значительно усложняет дальнейшую обработку и использование получаемой информации для целей контроля регулирования и понижает точность работы
15 устройства.
Предлагаемое устройство позволяет исключить указанные недостатки и значительно расширить область применения емкостного бесконтактного датчика для измерения электро20 сопротивления электропроводящих материалов. В предлагаемое устройство вводится контур стабилизации величины тока в измерительной схеме, что обеспечивает линейную зависимость выходного напряжения от величины измеряемого сопротивления, позволяющу.о предельно упростить обработку результатов измерения и значительно расширить диапазон измеряемых сопротивлений. Также вводится контур стабилизации падения напряжения на реактивных элементах измерительной схемы
467300
10 потерь, возникающих за счет изменения величины емкости датчика и являющихся исто ником погрешности при бесконтактном изм;;рении электросопротивления.
На чертеже изображена принципиальная схема устройства, которое содержит усилитель 1, элемент связи 2, компенсирующую катушку индуктивности 3, емкостный датчик 4, эталонный резистор 5, детектор б, элемент .сравнения 7, усилитель 8, дополнительную об мотку 9 на компенсирующей катушке индуктивности 3, детектор 10, элемент сравнения 1:1, усилитель 12, обмотку подмагничивания 13.
Устройство работает следующим образом.
Усилитель 1 через элемент связи 2 охвачен положительной обратной связью, в цепь которой включена измерительная схема, состоящая из компенсирующей катушки индуктивности 3 и емкостного датчика 4. Обкладки датчика отделены тонким слоем диэлектрика от материала, электросопротивление которого необходимо замерить. Коэффициент усиления управляется с помощью нелинейного элемен а таким образом, что всегда выполняется условие самовозбуждения усилителя и генерирования синусоидальных колебаний, частота которых определяется величиной индуктивносги и емкости, а амплитуда — величиной измеряемого сопротивления и потерями в измерительной цепи. Измерительная схема с эталонным резистором 5 образует делитель. Переменное напряжение с эталонного резистора поступает на вход усилителя 1 и детектора б. С детекгора б выпрямленное напряжение поступает в контур стабилизации тока в измерительной схеме и сравнивается на элементе сравнения 7 с эталонным напряжением. Разность этих «апряжений после усиления усилителем 8 посгупает на нелинейный элемент усилителя 1 длч управления его коэффициентом усиления. Таким образом, контур стабилизации тока в измерительной схеме стабилизирует напряжение на эталонном резисторе 5, а учитывая, что входные сопротивления усилителя 1 и детектора б на 2 — 3 порядка выше величины сопротивления эталонного резистора 5, можно считать, что через измерительную схему и эталонный резистор проходят одинаковые токи. Сл-;".довательно, стабилизация напряжения на этdлонном резисторе вызывает стабилизацию тока в.измерительной схеме. При постоянной ве15
Зо з5
50 личине потерь в измерительной схеме выход. ное напряжение U-». будет иметь линейную зависимость от величины измеряемого электросопротивления. Однако величина емкости датчика изменяется в зависимости от различных факторов, вызывая колебания величины напряжения на емкости, и, следовательно, изменения величины потерь в измерительной схеме и выходного напряжения. Для исключения колебаний выходного напряжения У«.» за счет вариаций емкости датчика введен контур стабилизации на реактивных элементах измерительной схемы. Напряжение с дополнительной обмотки 9 компенсирующей катушки индуктивности после выпрямления детектором 10 и сравнения на элементе сравнения 11 с эталонным напряжением, поступает на усилитель 12, ток которого, попадая на обмотку подмагничивания 13, вызывает изменение величины компенсирующей индуктивности 3, что, в свою очередь, приводит к изменению частоты генерации в направлении стабилизации напряжения на компенсирующей катушке индуктивности- и, следовательно, стабилизации напряжения на емкости датчика. Вариации основных потерь в индуктивности, вызванные колебаниями частоты генерации, незначительны и ими можно пренебречь.
Предмет изобретения
Устройство для измерения сопротивлени», содержащее емкостный датчик, соединенный с элементом связи, подключенным параллельно к усилителю, и резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы усгройства, в него введены элементы сравнения, детекторы, усилители, компенсирующая катушка индуктивности с дополнительной обмоткой и обмотка подмагничивания, причем дополнительная обмотка через последовательно соединенные первый детектор и первый элемент сравнения подключена,ко второму усилителю, который соединен с обмоткой подмагничивания, емкостный датчик через компенсирующую катушку индуктивности подключен к элементу связи, резистор через цепочку последовательно соединенньи второго детектора и второго элемента сравнения подключен ко входу третьего усилителя, а первый усилитель подключен к резистору и к выходу третьего усилителя.
1, 467300
Составитель Н. Лукаш
Техред О. Гуменюк
Редактор Б. Нанкнна
Корректор А. Дзесова
Оол. тип. Костромского управления издательств, полиграфии и книжной торговли
Заказ 4259 Изд, № 1347 Тираж 1029 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 3(-35, Раушская иаб., д. 4/5
