Способ измерения сопротивления тонких проводящих покрытий и устройство для его реализации

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнн

Соцнаинстнческиа

Республик ())) S62063 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 11.04.78 (21) 2602063/25-28 с присоединением заявки ))к (23) П рнорнтет

Опубликовано 07.09,81. Бюллетень Рй ЗЗ

Дата Опубликования описания 10.09,81 (51) М. Кл.

Я 01 й27/90

Государственный кюмитет

СССР ло делам изабретений и отирмтнй (53) УДК 620. . 1 79..14 (088,8) (72) Авторы изобретения

В. В. Гаврипин и Ю. К. Григунис

Физико-энергетический институт А Латвийской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТОНКИХ

ПРОВОДЯШИХ ПОКРЫТИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

РЕАЛИЗАЦИИ ра Ы.

Изобретение относится к средствам неразрушаюшего конгропя и может быть испсаьзовано дпя неразрушаюшего контроля покрытия, нанесенного на непроводяшее основание.

Известен способ контроля сопротивпения и гопщины проводящих пленок и устройство дпя его реапизации. Суть способа заключается в roM, что в пленке наводят с помощью вихретокового преобразовате10 пя вихревые токи, одновременно измеряют величину зазора между изделием и вихретоковым преобразователем с помощью емкостного преобразовагепя, снимают и

IS суммируют апгебраически. сигналы преоб- . разоватепей, и по суммарному значению судят о величине замеряемого парамет20

Недостатком известного способа явж - ется его зависимость ог влияния зазора, что объясняется нелинейной характеристикой емкосгного преобразователя, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, реализующее способ измерения сопротивления тонких проводящих покрытий на основе использования двух. вихрегоковых парамегрических, индуктивно не связанных преобразоватепей, питаемых or одного генератора, заключающийся в том, что преобразователи размещают над измеряемым покрытием, опредепяют величину разностного сигнала преобразователей и по нему судят о вепичине измеряемого сопрогивпения. Устройство дпя реапизации способа содержиг последовательно соединенные генератор, четырехппечий измерительный мост, в смежные плечи которого вкпючены последовательные резонансные контуры, каждый иэ вихретокового преобразовагепя и конденсатора, усилитель, амппигудный детектор и индикатор f2).

Недостатком известного способа явпается эависимос-. измеряемого параметра от величины зазора.

862063 ф 8, второго вихрегокового преобразователя

9„a eHH а смежные плечи моста.

Последовательно с преобразователем 9 мо жег быть включен подстроечный резистор

10. Пареметры преобразователя 7: радиусС1, количество витков - йг . Параметры преобразователя 9: радиус - с(4, количество витков %4 . Два смежнйх плеча моста 2 выполнены в виде образцовых и конденсаторов 1> и 12 (С и С ), конденсатор ll (С ) является противолежащим плечу с преобразователем 9, а конденсатор 12 (С ) - плечу с нреобраэователем 7. Общие точки конденсаторов 6,8

1s и 11,12 являются диагональю питания и те соединены с выходом генератора 1. Обшие т точки конденсатора 11, преобразователя ор 7 и конденсатора 12, преобразователя

9 являются измерительной диагональю и соединены с входом детектора 3. з- Радиус катушки преобразователя 7 в ти- четыре раза больше радиуса преобразователя 9.

1 Устройство работаег следующим образом.

Целью изобретения является отсгройк от влияния величины зазора на измеряемый параметр. (1ель достигается тем, что устанавли вают преобразователи над образцом с покрытием, имеющим наименьшую величину сопротивления из заданного диапазона, измеряют величину реактивной составляющей полного сопротивления каждого пре образователя, изменяют частоту питающе го генератора до тех пор, пока для кажйого из преобразователей отличие между . измеренным значением и значением реак тинной составляющей полного сопротивле ния ненагруженного преобразователя не с ставит 1-3, устанавливают преобразова ли нвд измеряемым покрытием, определяю величины сигналов преобразователей, проп циональные составляющим активных вноси мых сопроrивлений, зависящих от влияния покрытия, и определяют величину ра постного сигнала. B устройстве цель дос гвется эа счет того, что два других смежных плеча моста устройства выполнень в виде двух образцовых конденсаторов, а конденсаторы -зезочансных контуров — переменными, преобразователи расположены концентрично, их радиусы имеют соотношение 1:4, а величина образцовых конденсаторов выбрана из соотношения

36 где 0 - радиус большего преобразоваЯ геля;

g4 - радиус меньшего преобразова-, теля;

Ф„ - количество витков преобразователя большего радиуса; — количество витков преобразователя меньшего pamyca;

С, - образцовый конденсатор противолежащего преобразователю Ц4 щ4 плеча1ф

43

C - образцовый денсатр р гиволежашего преобразователю О и плеча.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего настоящий способ.

Устройство содержит последовательно

56 соединенные генератор 1, четырехплечий измерительный мост 2, амплитудный детектор 3, усилитель 4 и индикатор 5.

Мост 2 выпсанен в виде двух последовательных резонансных контуров иэ перЫ вого (С ) переменного конденсатора 6 и

aepsarо вихретокового преобразователя 7,,игла о (С4 ) переменного конденсатора

Сигнал генератора 1 поступает нв диагональ питания моста 2. Напряжение раз» баланса моста 2 с измерительной 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 генератора 1 устанавливают, исход иэ резонансных параметров контуров 6„7 и 8,9, При помощи конденсаторов 6 и 8 настраивают плечи моста 2 в резонанс (при ненагруженных преобразователях 7, 9)..С помощью резистора 10 уравновешивают мост 2 по нулевым показаниям на индикагоре 5. Огмечают значение емкости конденсатора 6. На преобразователь 7 поочередно устанавливают образцы покрытия иэ заданного диапазона. При помощи конденсатора 6 и резистора ХО уравновешивают мост 2 для каждого образца, при этом отмечают значение конденсатора 6 и резистора 10. Изменяют частоту питания генератора 1, следя за тем, чтобы максимальное отличие между крайними значениями емкости конденсатора 6 для каждого из образцов иэ заданного диапазона было не выше 3-47. Часгогу изменяют до rex пор, пока не будет достигнуто максимальное значение изменения.величины резистора 10, чго обеспечивает максимальную отстройку от зазора для данного диапазона нокрыгнй. Уств862063 новленная таким образом частота будет являтвоя рабочей частотой генератора 1, Затем преобразователь 9 концентрически закрепляют внутри преобразователя 7 на том же расстоянии от измеряемого покрытия (рабочий зазор). Величину конденсатора 11 выбирают из соотношения

=(—.") Ж при этом реактивн «е сопротивления конденсаторов 11,12 по модулю должны быть намного больше модулей сопротивлений настроенных резонансных контуров.

После установления параметров конденсаторов 11,12 и настройки моста преоб- разователи 7,9, смонтированные концентрически, подносят к образцу с покрыти.ем. При настройке моста по шкале индикатора 5 на ноль в отсутствии образца, показания по шкале индикатора 5 будут прямо пропорциональны проводимости квадрата поверхности измеряемого покрытия или обратно пропорциональны ее сопротивлению.

Преимушеством настоящего способа является возможность отстройки от зазора при значительных его изменениях и rtoayчение линейной зависимости изменения выходного напряжения от изменения провоЗО димости измеряемого покрытия.

Формула изобретения

З5

1. Способ измерения сопротивления roíких проводящих покрытий на основе использования двух вихретоковых параметрических, индуктивно не связанных преобразователей, питаемых or одного генератора, заключающийся в том, что преобразователи размещают над измеряемым покрытием, определяют величину разностного сигнала преобразователей и по нему судят о величине измеряемого сопротивления, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью отстройки от влияния величины зазора на измеряемый параметр, устанавливают преобразователи над образцом с покрь«тием, имеющим наименьшую величину сопротив-. ления из заданного диапазона, измеряют величину реактивной составляющей полного сопротивления каждого преобраэователя, изменяют частоту пи« ающего 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 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 контуры, каждый из вихретокового преобразователя и конденсатора, усилитель, амплитудный детектор и индикатор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что два других смежных плеча моста выполнены в виде двух образцовых конденсаторов, а конденсаторы резонансных контуров - переменными, преобразователи установлены концентрично, их радиусы имею соотношение 1:4, а величина образцовых конденсаторов выб-: рана из соотношения с;-(" ")с,, где 04 - радиус большего преобразователяю

Ц, - радиус меньшего преобразователя;

Ф« - количество витков преобразователя большего радиуса; w -количество витков преобразователя меньшего радиуса

С -образцовый конденсатор противолежащего преобрв. вателю 4 4

С -образцовый конденсатор противолежащего преобразователю . O

1. Патент США 3 и З077888 кл. 118-7, 1958, 2. Авторское свидетельство СССР

М 246868, кл, G 01 В 7/02, 1967 . (прототи ).

Составитель И. Кесоян

Редактор Т. Кузнецова Техред М.Рейвес Корректор M. Шароши

Заказ 6537/40 Тираж 907, Подписное

ВНИИПИ Госудврственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4