Способ измерения толщины слоев

(54) СПОСОБ СЛОЕВ (57) Изобрете щему контрол для измерени ных крупнога ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Львовский лесотехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРч. 1051369, кл. 6 01 В 7/06, 1983,Авторское свидетельство СССРМ. 1523899, кл. 0 01 В 7/06, 1987. ЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЬ ие относится к неразрушаюю и может быть использовано толщины слоев многослойаритных неферромагнитных обьектов. Повышение точности измерения достигается за счет уменьшения погрешности; связанной с воздействием внешних магнитных полей. Эллипсоид 5 последовательно перемещается по диэлектрическим трубкам 2 - 2, заложенным между его слои 1 иями 3 - 3 . С помощью первичного преобразователя 4 измеряют составляющую индукции магнитного поля эллипсоида, перпендикулярную его большой оси. Фиксируют с помощью электронной схемы два последовательных положения эллипсоида при максимальных значениях измеряемой величины. Определяют расстояние между зафиксированными положениями эллипсоида и по нему определяют толщину соответствующего слоя. 5 ил,10 50 Изобретение относится к технике не- разрушающего контроля и может быть использовано для измерения толщины слоев .многослойных крупногабаритных неферромагнитных изделий,Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения погрешности, связанной с воздействием внешних магнитных полей.На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг,2 - 5 - диаграммы напряжений, поясняющие процесс измерения толщины слоев,Способ измерения толщины слоев ислойного изделия 1 с диэлектрическими трубками 2 - 2", заложенными между его слоями 3 - Зп, осуществляют с помощью устройства, состоящего из первичного преобразователя 4, ферромагнитного эллипсоида 5, намагниченного вдоль большей оси и размещенного в общей полости диэлектрических трубок 2 -2", и соединенного с ними гидроцилиндра 6 с поршнем 7. Кроме того, устройство содержит электродвигатель 8, линейный преобразователь 9 угла поворота в линейное перемещение, установленный между валом электродвигателя 8 и поршнем 7, цифратор 10 угла поворота вала, механически связанный с валом электродвигателя 8, блок 11 управления, подключенный выходом к электродвигателю 8, логические схемы ИЛИ 12 и 13, подключенные выходами к входам "Вправо" блока 11 управления, На торцовых участках диэлектрических трубок 2 -2" с соответствующих сторон изделия установлены магниточувствительные элементы 14 -14" и 15 -15", Магниточувствительные элементы 14 - 14 первой группы,1 иразмещенные с одной стороны изделия, и магниточувствительные элементы 15 -15" второй группы, размещенные с другой стороны изделия, в каждой иэ групп соединены последовательно. Устройство также содержит магниточувствительные элементы 16 и 17, размещенные в зонах рабочих отверстий гидроцилиндра 6, формирователи 18- 21, триггер 22, соединенный входами с выходами формирователей 18 и 19, подключенных входами к выходам групп магниточувствительных элементов 14 -14 и 15 - 15" соответственно, блок 23 вычисления и индикации, входы которого объединены с входами триггера.22, последовательно соединенные нуль-орган 24, элемент 25 равнозначности и логическую схему И 26, подключенную выходом к третьему входу блока 23 вычисления и индикации и вторым входом к выходу цифратора 10 угла поворота, а также блок 27 дифференцирования, вклю 15 20 30 35 40 45 ченный между выходом первичного преобразователя 4 и вторым входом нуль-органа 24.Способ измерения толщины слоев осуществляют следующим образом,В исходном состоянии эллипсоид 5 находится на участке между магниточувствительными элементами 17 и 16, а поршень 7 находится в крайнем правом положении. При поступлении напряжения на второй вход схемы ИЛИ 13 включается электродвигатель 8, что приводит к перемещению поршня 7 влево. Поскольку гидросистема заполнена жидкостью, в которой находится и эллипсоид 5, последний начинает перемещаться к магниточувствительному элементу 14 и в момент прохождения в зоне его действия импульс с выхода формирователя 18 подготавливает блок 23 вычисления и индикации к приему информации и устанавливает триггер 22 в состояние, при котором на его выходе появляется уровень лоГической единицы, Поэтому элемент 25 равнозначности выполняет функцию повторителя. В процессе дальнейшего движения эллипсоид 5, магнитный момент М которого направлен, например, слева направо, входит в участок первой трубки 2, размещенный в объекте 1 контроля, и по мере приближения к преобразователю 4 на его выходе появляетсянапряжение О 4, зависимость от времени которого изображена на фиг,2, Это напряжение поступает на вход блока 27 дифференцирования, На его выходе зависимость выходного сигнала О 27 имеет вид, показанный на фиг.2. Нули О 27 соответствуют экстремумам О 4, При этом положение регистрируемых экстремумов практически не изменяется при воздействии внешних полей за счет операции дифференцирования.При приближении эллипсоида 5 к первичному преобразователю 4 на выходе блока 27 дифференцирования появляется отрицательное возрастающее по модулю напряжение О 27 (фиг,З). При этом выходное напряжение О 24 нуль-органа 24 равно нулю,Далее напряжение О 27 уменьшается по модулю и в момент т 1 переходит через нулевое значение(изменяется знак О 27). В момент с 1 О 24 принимает значение уровня логической единицы, которое повторяется на первом входе логической схемы И 26, Поскольку на ее второй вход поступают импульсы с выхода цифратора 10, количество которых прямо пропорционально величине перемещения эллипсоида 5, на вход данных блока 23 вычисления и индикации поступает последовательность этих импульсов. В момент 12 смены знака О 27 этот процесс прекращается и в оперативном запоминающем устройствеблока 23 вычисления и индикации запоминается количество импульсов Й 1, прямопропорциональное значению Т 1,В момент, когда эллипсоид 5 перемещается в зоне датчика 15, выходной сигнал 5формирователя 19 опрокидывает триггер 22и запускает блок 23 вычисления и индикации на выполнение операции Т 1 х = Т 1 -Тк (Т -конструктивный размер преобразователя 4,предварительно записан в памяти блока 23 10вычисления и индикации) и на индикатореиндицируется значение Ть - толщины первого слоя,В процессе дальнейшего движения потрубке 2 эллипсоид 5 ориентирован так,что 15его магнитный момент М направлен справаналево (фиг.4), Однако благодаря тому, чтовследствие опрокидывания триггера 22 наего выходе появляется сигнал логическогонуля, элемент 25 равнозначности переводится в режим логического инвертора. Поэтому далее процессы протекают аналогичноописанному, за исключением того, что полярности 02 и 024 обратны. В момент срабатывания магниточувствительного 25элемента 14 блок 23 вычисления и индикации выполняет вычисление Т 2 х = Тг - Т 1 ииндицируется значение Т 2 х. Одновременновновь опрокидывается триггер 22, подготавливая схему для работы в режиме, когда М 30вновь направлен слева направо при движении эллипсоида по следующей трубке(фиг.5),Далее процессы повторяются аналогично до момента, когда, пройдя все трубки, 35эллипсоид 5 вызывает срабатывание магниточувствительного элемента 16, При этомвыходной сигнал формирователя 21 черезлогическую схему ИЛИ 13 воздействует наблок 11 управления так, что выполняется 40реверс электродвигателя 8 и поршень 7 начинает перемещаться вправо. Преобразователь 4 накладывают на новую точку контроля и аналогично выполняют измерение толщины слоев,Пройдя все трубки, эллипсоид вызывает срабатывание магниточувствительного элемента 17 и выходной сигнал формирователя 20 через схему ИЛИ 12 вызывает реверс электродвигателя 8. Аналогично описанному преобразователь 4 вновь накладывают на новую точку контроля. Описанные процессы измерения толщины слоев продолжают последовательно во всех заданных точках контроля, после чего с входов блока 14 управления снимают питающее напряжение,Формула изобретения Способ измерения толщины слоев, заключающийся в том, что при изготовлении изделия между его слоями размещают диэлектрические цилиндрические трубки, перемещают по ним тело в виде ферромагнитного эллипсоида вращения, намагниченного вдоль его большой оси, измеряют над поверхностью изделия параметры магнитного поля индукции, создаваемого эллипсоидом при перемещении, и используют их для определения толщины слоев, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве параметров магнитного поля индукции выбирают ее составляющую, перпендикулярную оси намагниченности эллипсоида, фиксируют на поверхности изделия два участка, соответствующие максимумам измеряемой величины, измеряют расстояние между полученными участками и по измеренному расстоянию судят о толщине слоев между диэлектрической трубкой с эллипсоидом и поверхностью изделия,1610239 р иСоставитель П, ШкатоТехред М. Моргентал ектор И. Эрде дактор А, Ога аз 3727 Тираж 502 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101