Способ измерения толщины диэлектрических изделий

 

CoIo3 Советски и

СО4йалнстнческй х

Республик а6Ъ 094

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) дополнительное к авт. свид-ву— (22) 3aasaeHn 21.06.77 (21) 2500919/18-28 с присоединением заявки И— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25,11.78. Бюллетень № 43 (5l) М. Кл.

Г 01 В 15/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий! ! ! (Я} УДК 531.7 17. 11

{088.8) (45) Дата опубликования описания 261178 (72) Авторы изобретения

В.И.Матвеев, Л.А.Бычкова и В.I!.Руткснский (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

Изделий

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и основано на использовании радиоволноных методов для контроля геометрической и электрической толщины иэделий из диэлектрических материалов на металлической основе или диэлектрической основе.

Известен способ измерения толщины диэлектрических изделий, основанный на использовании электромагнитного излучения СВЧ диапазона tlj, Этот способ не обладает точностью измерения, свойственной радиоинтерференционным способам измерения толщины диэлектрических изделий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения толщины диэлектрических иэделий, заключающийся в том, что пучок радиоволн направляют иа иэделие, регистрируют выходной интерференционный сигнал и строят градуировочную. зависимость величины этого сигнала от конролируемого параметра (2 .

Этот способ обладает недостаточной точностью измерения, обусловленной неоднозначностью отсчета абсолютного значения искомой величины, если не известны какие-либо начальные условия {т.е. одной и той же величине сигнала соответствует ряд значений толщины диэлектрического изделия).

Цель изобретения — повышение точности и надежности измере .:ий.

Это достигается тем, что на поверхность изделия, обращенную к источнику радиоволн, н зоне измерения накладывают диэлектрическую пластину заданной толщины, регистрируют величину и знак отклонения выходного интерференционного сигнала от первоначального значения и по градуироночной криной определяют абсолютное значение кснтролируемого параметра.

На фиг.1 показана схема одного из вариантов устройства, реализующего предложенный способ измерения толщины диэлектрических изделий; на фиг. 2 график интерференционной градуировочной зависимости для одного из диэлектрических материалов, полученной н

3-х сантиметроном диапазоне радиоволн, где по оси абсцисс отложена толщина объекта, по оси ординат величина выходного сигнала.

Устройство для осуществления предложенного способа содержит генератор 1 СВЧ, подвижный короткозамк634094 нутый (КЗ) поршень 2 с переменным аттенюатором, двойной волноводный тройник 3, приемно-передающую антенну 4, установленную перед объектом 5 контроля (изделия) с наложенной на переднюю поверхность тонкой диэлектрической пластиной 6, детекторную

5 секцию 7 и индикатор 8.

Способ заключается в следующем.

Пучок радиоволн от генератора 1 направляют в Н-плечо двойного волноводного тройника 3, где пучок делит- 10 ся на две части, равные по мощности.

В плече, содержащем подвижный поршень 2 с переменным аттенюатором, формируют регулируемый по фазе и амплитуде опорный сигнал несущей часто- 15 ты. В плече, содержащем приемно-передающую антенну 4, формируют полезный, отраженный от изделия 5 сигнал.

В разностном Е-плече тройника 3 возникает интерференционный сигнал, 20 который детектируют в детекторной секции 7 и фиксируют индикатором 8.

При этом в качестве изделия 5 используют изделие, толщину которого можно точно изменять и получают градуировочную зависимость интерференционно.=о сигнала от толщины изделия 5„ Из этой зависимости видно, что одной и той же величине интерференционного сигнала, например, U 1, соответствует целый ряд значений толщин изделия от до 8, т..е. имеет место неоднозначность отсчета. Поэтому при отсутствии априорных данных об области начальных толщин необходимо, прежде всего получить информацию об абсолютной толщине

35 изделия.

Для измерения абсолютной толщины изделия неизвестной толщины на переднюю поверхность изделия 5 накладывают тонкую диэлектрическую пластину 40 заданной толщины с диэлектрическими свойствами, близкими диэлектрическим свойствам материала изделия 5. Например, для измеряемых материалов с диэлектрической проницаемостью 2-4 по- 45 дойдет материал пластины с диэлектрической проницаемостью 2. Толщина пластины может быть 0,2-0,5 мм, размеры пластины — не менее раскрыва приемнопередающей антенны (для рупорной ан- 50 тенны 3-х сантиметрового диапазона с раскрывом антенны 25х25 мм размеры: пластины порядка 30х30 мм).

При наложении тонкой диэлектричес-. кой пластины с толщиной аИ начальная величина U1 возрастает или, соответственно, уменьшается на величину 4Uq где t1 — порядкозый номер экстремума.

При постоянной выбранной величине всегда будет иметь соотношение

Таким образом, пользуясь градуировочной зависимостью, при разовом внесении укаэанной выше диэлектрической пластины 6, можно определить величину приращения bled интерференционного сигнала и знак этого приращения. По увеличению интерференционного сигнала по сравнению с начальной величиной определяют, что измеряемой толщине иэделия 5 соответствуют левые склоны градуировочной зависимости, а по величине приращения ьЧ3 определяют номер экстремума.

Установив область толщин, в которой находится измеряемая толщина изделия 5, по величине интерференционного сигнала ц 1определяют абсолютное зна— чение искомой толщины.

Затем пластины убирают и осуществляют относительный контроль измерений толщины с сохранением основных преимуществ интерференционного метода: высокой чувствительности и точности.

Формула изобретения

Способ измерения толщины диэлектрических иэделий, заключающийся в том, что пучок радиоволн направляют на изделие, регистрируют выходной интерференционный сигнал и строят градуировочную зависимость величины этого сигнала от контролируемого параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, на поверхность изделия, обращенную к источнику радиоволн, в зоне измерения накладывают диэлектрическую пластину заданной толщины, регистрируют величину и знак отклонения выходного интерференционного сигнала от перво- начального значения и по градуировочной кривой определяют абсолютное значение- контролируемого параметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Р 310109, кл, G 01 В 15/02, 1969.

2. Журнал Дефектоскопия, 1968, 9 66,, сс. 80-83.

634094

Ж к f

Составитель П.Юров

Техред 3.Катрич КорректорЕ.Папп

Редактор Л.Народная

Заказ 6747/37 Тираж 830 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, УЛ. Проектная, 4