Измерительное устройство

Сфвз Саеетских Соцнаиксткческик РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ИУЕЛЬОЗУ(22) Заявлено 051277 (2 И 2550929/18-28с присоединением заявки Нов(51) М. Жл. а О 1 В 7/О 8 Государственный комитет СССР ео дмам изобретений и открытий(71) Заявитель Уфимский авиационный институт имени Орджоникидзе(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к средствам толщинометрии и может найти применение в любой отрасли машиностроения при измерении толщины твердых и полу 5 твердых покрытий, жировых отложений, изоляционных и защитных слоев и пленок на металлической и полупроводниковой основе.Известно измерительное устройство,1 содержащее преобразователь, выполненный в виде двух щупов, соединенных проводниками с омметром 11.Такое устройство имеет ограниченную область применения, так как не может быть использовано для контроля эластичных и вязких покрытий.Наиболее близким техническим решением к изобретению является измерительное устройство, содержащее емкостный преобразователь, выполненный 2 О в виде двух щупов, и соединенный с преобразователем посредством коаксиального кабеля канал измерения, выполненный в виде последовательно соединенных комплексного высокочастотного моста, усилителя, амплитуднофазового детектора и индикатора (2.Однако этим устройством нельзя осуществлять контактную толщинометрию ЗО нетвердых объектов, а также измерения среднеинтегрального значениятоп.- щины объекта на определенной площади.Целью изобретения является повышение скорости контроля среднеинтегрального значения толщины неэлектропроводящих пленочных покрытий на полупроводящих и электропроводных основаниях. Поставленная цель достигается тем, что один из щупов выполнен плоскост- но распределенным с плавно изменяемой эластичностью, а второй щуп выполнен в виде захвата, предназначенно го для подсоединения к основанию,Первый щуп выполнен в виде диамагнитного цилиндра, на основание которого натянута полимерная пленка с металлиэированным покрытием, на противоположном конце цилиндра размещена крьыкаштуцер, полость цилиндра разделена тарельчатой диафрагмой, положениекоторой регулируется вин" том-толкателем, установленным в крьааке и контактирующим с ней через упругий элемент.Для обеспечения контроля неравно" мерных покрытий с особо шероховатой поверхностью в полость цилиндра, образованную полимерной пленкой и диафрагмой, введена тонкая суспензия.На чертеже представлено предлагаемое устройство.Измерительное устройство содержит емкостный преобразователь, выполнен" ный в виде двух щупов 1 и 2 и соединенный с преобразователем посредством коаксиальных кабелей 3 и 4 канал измерения в виде последовательно соединенных комплексного высокочастотного моста 5, усилителя б, амплитудно-фазового детектора 7 и индикатора 8.Генератор 9 переменного тока через симметрирующий трансформатор 10 связан с входной диагональю моста 5, составленного переменным резистивным делителем 11 и двумя комплексными плечами. Первое плечо образовано коаксиальным кабелем 3, нагруженным контактно-нажимным плоскостно распределенным щупом 1, второе - вторым коаксиальным кабелем 4, параллельно соединенным с магазином 12 емкостей и магазином 13 сопротивлений. Внешние оболочки обоих коаксиальных кабелей 3 и 4 соединены между собой и со вторым щупом-захватом 2. Подвижный контакт делителя 11 и щуп-захват 2, образующие выход моста 5, соединены с усилителем б, Генератор 9 переменного тока и усилитель б получают питание от источника 14 стабилизированного напряжения. Щуп 1 выполнен в виде диамагнитного цилиндра 15, на основание которого натянута полимерная пленка 16 с металлизированным покрытием. На противоположном конце цилиндра 15 навинчена крышка-штуцер 17. Полость цилиндра разделена тарельчатой диафрагмой 18, положение которой регулируется винтом-толкателем 19, установленным на крышке 17 и контактирующим с диафрагмой через упругий элемент, например сильфон 20. Полость цилиндра 15, образованная полимерной пленкой и диафрагмой при контроле неравномерных покрытий с повышенной шероховатостью, заполнена жидкой средой или тонкой суспензией. При контроле щуд 1 размещен на поверхности контролируемого покрытия 21, а щуп-захват 2 присоединен к электропроводящей подложке 22,Измерительное устройство работает следующим образом.Предварительно измерительное устройство настраивается по аттестованным контрольным образцам. При этом ручками делителя 11 магазина 12 емкостей и магазина 13 сопротивлений добиваются минимального показания индикатора 8, что соответствует сбалансированному состоянию моста 5. По мере уточнения настройки уровень сигнала генератора 9 постепенно увеличивается, Окончательное положение настраиваемых элементов 11-13 и отвечающее им значение толщины образ -цового покрытия фиксируются, Последующие подстройки отличаются от первой тем, что ручка делителя 11 остается в найденном и зафиксированномположении, а подстроечная операцияосуществляется ручкой магазина 12емкостей и в небольших пределах .ручкой магазина 13 сопротивлений, Основным настроечным элементом является магазин 12 емкостей, поэтому шка ла его для определенных химическихсоставов покрытия и основания можетбыть отградуирована в миллиметрах идолях миллиметра, а устройство укомплектовано набором шкал.В соответствии с физическими свойствами подлежащего контролю покрытия - в зависимости от степени жесткости материала покрытия, еготвердости, эластичности, а также в зависимости от химической структуры мате риала покрытия и его геометрическойхарактеристики (плавное изменениетолщины контролируемой пленки по обследуемой площади иэделия либо дискретно изменяющаяся толщина при шеро ховатых покрытиях), в щупе 1 при помощи р гулировочного винта 19 устанавливается оптимальное давление вполости между тарельчатой диафрагмой18 и мэталлизированной полимерной З 0 пленкой 16. Этимобеспечивается необходимая степень податливости щупа1, которая для каждого исследуемогопокрытия создает оптимальные условияплотного облегания пленкой 16 поверхностного рельефа контролируемого покрытия 21.В соответствии с химическим составом подлежащего измерению покрытияустанавливается одна из накладныхшкал магазина 12 емкостей. Затем ци линдр 15 щупа 1 основанием устанавливается на тот участок объекта, гденеобходимо определить среднеинтегральное значение толщины неравномерного покрытия.45 Регулировкой магазина 12 емкостейи магазина 13 сопротивлений добиваются минимального показания стрелочного индикатора 8, Увеличивая уровеньсигнала генератора 9 от минимума до 50 максимума и уточняя настройку устроЯства элементами 12 и частично 13, нахолят окончательное положение этихэлементов и по накладной шкале, отвечающей материалу исследуемого покрытия, определяют среднеинтегральноезначение толщины контролируемого неравномерного слоя на поверхности изделия.В зависимости от вида и типоразмера подлежащих контролю изделий и 60 образцов, а также в зависимости отмеханических свойств покрытий - степени жесткости, средней толщины, степени шероховатости - степень исходного заполнения полости плоскостно 65 распределенного щупа, как и сам со741034 22 Тираж 801Подписное ЦНИИПИ Заказ 3186/39 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 став жидкостного заполнителя, могут в широких пределах варьироваться для подбора оптимальных условий контроля.Внедрение изобретения обеспечивает максимально оперативный контроль неравномерных покрытий, осуществляемый путем однократного замера и определения среднеинтегрального значения толщины покрытий как твердых так и нетвердых,Формула изобретения 1Измерительное устройство, содержащее емкостный преобразователь, выполненный в виде двух щупов, и соединенный с преобразователем посредством коаксиального кабеля канал измерения, выполненный в виде последовательно соединенных комплексного высокочастотного моста, усилителя, амплитудно-фазового детектора и индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости контроля среднеинтегрального значения толщины неэлектропроводящих пленочных покрытий на полупроводящих .и электропроводных основаниях, один из щупов выполнен плоскостно распределенным с плавно изменяемой эластичностью, а второй щуп выполнен в виде захвата, предназначенного лляподсоединения к основанию.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первый щупвыполнен в виде диамагнитного цилиндра, на основание которого натянутаполимерная пленка с металлизированным покрытием, на противоположномконце цилиндра размещена крышка-шту"цер, полость цилиндра разделена тарельчатой диафрагмой, положение которой регулируется винтом-толкателем,установленным в крышке и контактирующим с ней через упругий элемент.3. Устройство по пп1 и 2, о тл и ч а ю,щ е е с я тем, что, с. целью повышения точности контролянеравномерных покрытий с особо шероховатой поверхностью, в полость цилиндра, образованную полимерной пленкой и диафрагмой, введена тонкая сус 20 пензия,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 360540, кл. С 01 В 7/02, 1971.2. Серединин В.И. Контроль перемещений при высоких температурах.М.,Энергия, 1967, с. 53-57 (прототип) .