Способ измерения толщины проводящего слоя изделия

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ ИЗДЕЛИЯ путем измерения отношения активной и реактивной составляющих сигнала с вихретокового параметрического преобразователя , включенного В резонанс ный контур, отличающийс тем, что, с целью повышения точнос ти контроля,резонансный контур настраивают в отсутствии изделия до значения реактивной составляющей его полного сопротивления Хо равной .05w(U(,w2«i, а частоту питания преобразователя выбирают так, чтобы глубина h проникновения электромагнитного поля в изделие не превышала и , где U - круговая частота питания; ( Up - магнитная проницаемость вакуума; W - количество витков преобразователя; а - радиус преобразователя; § с1 - минимсшьная толщина измеряемого проводящего слоя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 3(5D G 01 В 7 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. где о

po—

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3456885/25-28 (22) 28.06.82 (46) 30,09.83. Бюл. Р 36 (72) В.В.Гаврилин и Ю.К.Григулис (71) Физико-энергетический институт

АН Латвийской ССР (53) 531.717(088 ° 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 371413 кл, G 01 В 7/06 1970.

2.Авторское свидетельство СССР

9 363046, . G 01 R 27/00, 1970. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ ИЗДЕЛИЯ путем измерения отношения активной и реактивной составляющих сигнала с внхретокового параметрического преобразователя, включенного s резонансный контур, отличающийся тем, что, с целью повышения точнос„.SU, 4 2 А ти контроля, резонансный контур настраи вают в отсутствии изделия до значения реактивной составляющей его полного сопротивления Х, равной =0,08(й р а., а частоту питания преобразователя выбирают так, чтобы глубина П проникновения электромагнитного поля в изделие не превышала

h< a/5O и Ь 40 d, круговая частота питания; магнитная проницаемость вакуума; количество витков преобразователя; радиус преобразователя; минимальная толщина измеряемого проводящего слоя.

1 1044962

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для иэмереииЯ толщины проводящих слоев на диэлектрической и металлической основах.

Известен способ измерения параметров электропронодящих иэделий на основе .нихретоковых датчиков с частичной отстройкой от зазора при помсщн дополнительного компенсационного напряжения, регулируемо }0 го фазовращателем, включенныМ и цепь обратной связи Я .

В данном способе отстройка от эа" зора осуществляется в узко ограниченных пределах изменения свойств изделия„ (1

Наиболее близким к. предлагаемому по техни :еской сущности является способ измерения толщины проводящего слоя изделия путем измерения 20 отношения активной и реактинной составляющих сигнала с вихретоконого параметрического преобразователя,.нключенного.н резонансный контур (2), 25

Недостатком известного способа является сложность функционального преобразования сигналов, пропорциональных активной и реактивной составляющим вносимого сопротивления в преобразователь, требующая сложных конструкций устройств, реализующих способ. Способ также не обеспечивает отсройку от зазора при измерении.толщины слоев на металлической основе. 35

Цель изобретения — повышение точности контроля измерения толщины слоев путем отстройки от изменения зазора между изделием и преобразователем.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения толщины проводящего слоя изделия путем измерения о ношения активной и реактивной составляющих сигнала е нихретоконого параметрического преобразователя, включенного в резонансный контур, резонансный кон-. тур настраивают в отсутствии изделия до значения реактивной составляющей его полного сопротивления к, равной х =0,05ир w а, а частоту питания преобразователя выбирают так, чтобы глубина h проникновения электромагнитного поля в иэделие не превышала

h6ai50 }la iold где я — круговая частота питания; (tt — магнитная проницаемость вакуума;

w — количество витков преобразователя;

a — радиус преобразователя; б, — минимальная толщина измеряемого проводящего слоя. 65

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализукщего способ измерения толщины проводящего слоя изделия.

Устройство содержит генератор 1 качающейся частоты, измерительный мост 2 с контурами, блок 3 сравнения величины продетектиронанного по высокой частоте с эталонным напряжением, блок 4 эталонного напряжения.

Измерительный мост 2 состоит иэ индуктннностей преобразователя L 1 и комйенсационной катушки L 2,подстроечных реэонасных емкостей С 1 и

C 2, подстроечного активного сопротивления В моста, обраэцовых сопротивлений Но плеч моста.

Принцип работы устройства основан на том, что среднюю частоту О о генератора Ь без качания (+g ) выбирают так, чтобы глубина}} проникновения электромагнитного поля в материал измеряемог& слоя не превышала радиуса датчика, делениого на

50, и минимальной толщины покрытияна 10. Таким образом выбирается режим работы вихретокового накладного преобразователя на известной кри- вой изменения составляющих вносимого в преобразователь сопротивления от толщины покрытия, при этом от толщины покрытия зависит главным образом активная составляющая вносимого в преобразователь сопротивления. Все эти кривые пересекаются для различных зазорон при значениях реактивной составляющей вносимого сопротивления

1 х>. 0, 05ыроаЮ . о

Таким образом, если перенести накоординат кривых. н точку к"Зн a. з-0,05Мр апач и затем разделить сйгнал прямо пропорциональный активной состанлякщей вносимого сопротивления

R8}} íà сигнал прямо пропорциональный преобразованной реактивной составляющей хек ъ+0,05MPqa®,получим желаемую

2 отстройку от сильных вариаций зазора при работе на нетнях кривых.

После выбора рабочей частоты питания отстройка от зазора дЬстигается путем настройки резонансного контура с параметрическим преобразователем следующим образом.

Настраивают контур с преобразователем при помощи переменного конденсатора Cl в резонанс на рабочей частоте. Эатем рассматривают контур до значения реактивной составляющей его полного сопротивления равной х -0Ð05ñä(Ì аФ2+20% °

При помощи подстроечного сопротивления R и конденсатора С 2 уравновешивают мост на частотеИо.Подают модуляцию на генератор 1 качакщейся частотыИо+Ы . После перемещения на

1044962

Составитель В.Филинов

Редактор Н.Стащжаина ТехредA.Бабинец

Корректор A. Повх

Заказ 7532/37 Тираж 602

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Псщп исн ое

«Ъ

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4 преобразователь измеряемого образца на выходе моста образуется промодулированный по амплитуде ВЧ сигнал.

Амплитуда в минимуме выходного сигнала пропорциональна величине

Ц . л и

"Эн "o и не зависит от вариации зазора мел(ду преобразователем- и измеряемым покрытием. Выходной. сигнал подается на блок сравнения величины минимума с эталонным напряжением бло»

I ка 4. . Таким образом, предлагаЕмй спОсоб позволяет достигнуть xopcmeN от стройки от зазора при значительном изменении его величины когда толщина контролируемого проводящего слоя изделия измеряется в Мироном диапазоне.