Способ измерения параметров неферромагнитного электропроводящего слоя

(71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт(56) Приборы неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник/ Под. ред. В.В, Клюева.М.: Машиностроение, 1976, кн. 2, с. 326.Авторское свидетельство СССР Иф 211130, кл. О 01 И 27/90, 1968. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕФЕРРОМАГНИТНОГО ЗЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ(57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для одновременного и независимого измерения методом вихревых токов удельной элект. рической проводимости и толщины электропроводящего слоя, а также толЯО 1211648 А щины диэлектрического слоя, нанесенного на электропроводящий слой. Способ измерения параметров неферромагнитного электропроводящего слоя заключается в том, что вихретоковый преобразователь размещают в зоне контроля, регулируют частотутока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромагнитного поля на глубину от нескольких долей до величины, равной или большей толщины слоя, измеряют частоту тока, для которой разни-,ф ца сигналов на смежных частотах мак;симальна, измеряют на этой частоте также амплитуду и фазу вносимого в преобразователь сигнала, по измеренным величинам определяют удельную электрическую проводимость и расстояние от преобразователя до поверхности слоя, а толщину определяют как функцию измеренных значений частоты и удельной электрической проводимости электропроводящего слоя. 1 ил50 55 Изобретеггие относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано во всех отрасляхнародного хозяйства для одновременного и независимого измерения методом вихревых токов удельной электри-,ческой проводимости и толщины электрогроводящего слоя, а также толщиныдиэлектрического слоя нанесенногона электропроводящий слой.Цель изобретения - повышение точности измеренийи расширение областиприменения способа.На чертеже приведена структурнаясхема варианта устройства для осуществления способа.устройство содеряит последовательно соединенные генератор 1 переменной частоты, вихретоковый преобразователь 2 и блок 3 измерения амплитуды А , фазы Ч и частоты и,офпри максимальной разнице амплитуд:сигналов преобразователя 2 на смежных частотах, второй вход которогосоединен с выходом генератора 1, атакже последовательно включенныеблок 4 измерения отношения напряжений, первый вход которого соединенс .амплитудным выходом блока 3 измерения, а второй вход - с частотнымвыходом блока 3 измерения, первыйзапоминающий блок 5, второй входкоторого соединен с фазовым выходомблока 3, второй запоминающий блок 6,второй вход которого соединен с частотным выходом блока 3, и третийзапоминающий блок 7, входы которогосоединены параллельно соответствующим входам первого запоминающегоблока 5. Выходы запоминающих блоков 5, 6 и 7,являются выходамй устройства в целом.Способ основан на том, что частота а сигнала преобразователя, измеренного при максимальной разницесигналов на, смежных частотах, является не только функцией толщины 1слоя, но и его удельной электрической проводимости 6 . Причем, каксвидетельствуют экспериментальные ирасчетные данные, частота о сигнала преобразователя является функцией,обратно пропорциональной параметрами б электропроводящего слоя ине зависит от зазора в широком диапазоне его изменения,Таким образом, если, например,известны частота Яо сигнала преобра 10 15 20 25 30 35 40 45 зователя и величина параметра бэлектропроводящего слоя, толщину 1этого слоя (независимо от вариацийзазора в широких пределах) можноопределить из соотношения=С, о) ,1.где С - постоянная величина.Способ измерения параметров неферромагнитного электропроводящегослоя реализуется следующим образом,Вихретоковый преобразователь 2размещают в зоне контроля. С помощью генератора 1 в преобразователе 2возбуждают ток с непрерывно изменяющейся .частотой в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромагнитного поля на глубину от нескольких долей до величины, равной илибольшей толщины электропроводящегослоя, Затем выходные сигналы генератора 1 и преобразователя 2 подают навход блока 3. В блоке 3 осуществляютсравнение амплитуд сигналов преобразователя 2, выработанных им на смежных частотах, определяют их разницуи измеряют частоту У , амплитуду Аги фазу, на которой эта разницао фмаксимальна, На трех .выходах блока 3действуют напряжения соответственнопропорциональные амплитуде А, фазе( и частоте яо,С помощью блока 4 измерения отношения напряжений, первый вход которого соединен с амплитудным выходомблока 3, а второй - с частотным выходом блока 3, выполняют операцию нормирования амплитуды А выходного сигнала преобразователя 2 по сигналу,величина которого прямо пропорциональна частоте ио сигнала. При этомвыходной сигнал блока 4 измеренияотйошения напряжений не изменяетсяпри изменении частоты Ж тока возбуждения преобразователя 2, что позволяет, используя известные способы иустройства обработки информации,осуществлять одновременный и независимый контроль зазора Ь и удельной электрической проводимости б электропроводящего изделия на частоте (д,равной 0 .При этом выделение сигнала, пропорционального величине б осуществляют (например,по аглоритму Г(д )= . 1 п (А +С ф/(+С ) /(щ+С ), С д1648 з 63649 Тираж 778По д, ул.Провктиая, 4 тг.Уаго 3 121контакты) с помощью первого запоминающего блока 5,один из входов которого соединяют с фазовым выходом блока 3, а другой - с выходом блока 4 измерения отношения напряжений. В результате выходной сигнал запоминающегоблока 5 пропорционален величине бэлектропроводящего слоя и не зависитот вариаций зазора Ь и толщины Сэлектропроводящего слоя.Во втором запоминающем блоке 6,осуществляют операцию выделения сигнала, пропорционального толщине Сэлектропроводящего слоя, по приведенной формуле, Для этого на один изего входов подают сигнал с частотного выхода блока 3, а на другой вход -сигнал с выхода первого запоминающего блока 5,С помощью третьего запоминающегоблока 7, входы которого включены параллельно соответствующим входам первого запоминающего блока 5, выделяютсигнал, пропорциональный величинезазора Ь между преобразователем 2 иповерхностью контролируемого слоя,например, по алгоритмуГ(Ь)=А/(1-соз о)Способ позволяет осуществлять изйерения одновременно и независимодруг от друга трех параметров системы вихретоковый преобразователь "неферромагнитный электропроводящийслой: расстояния Ь (зазора или толщины диэлектрического покрытия) между вихретоковым преобразователем и электропроводящим слоем; толщины 1 электропроводящего слоя и удельной электрической проводимости б электропроводящего слоя.5Формула изобретения Способ измерения параметров неферромагнитного электропроводящего 1 О слоя, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь размещаютв зоне контроля, регулируют частотутока возбуждения преобразователя вдиапазоне, обеспечивающем проникно вение электромагнитного поля на глубину от нескольких долей до величины, равной или большей толщины слоя,сравнивают сигналы преобразователя,выработанные им на смежных частотах,20 определяют их разницу и измеряютчастоту, на которой эта разница максимальна, о т л и ч а ю щ.и й с ятем, что, с целью повышения точности измерений и расширения области 25 применения способа, измеряют такжеамплитуду и фазу вносимого в преобразователь сигнала на измереннойчастоте, по измеренным значениямчастоты, амплитуды и фазы определяют З 0 удельную электрическую проводимостьэлектропроводящего слоя и расстояние от преобразователя до поверхности слоя, а толщину определяют какфункцию измеренных значений частоты 35 и удельнои электрическои проводимости электропроводящего слоя.