Вихретоковый способ контроля толщины диэлектрических покрытий на немагнитном основании

 

ВИХРЕТОКОВЫЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА НЕМАГНИТНОМ ОСНОВАНИИ, заключающийся в том, что вихретоковый пре .образователь размещают над контроляруемым изделием, включают его в колебательный контур, ударно возбуждают контур и измеряют .параметр переход-, ного процесса, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности контроля, преобразователь предварительно размещают поочередно над образцами с различной электропроводностью , регулируют частоту затухающих колебаний до получения минимальной разницы результатов измерения декремента колебаний, а в качестве параметра переходного процесса используют дек{)емент колебаний. СХ ) 4i О) Ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(Я) G 01 N 27/9 0

uL аМ, r,o аи

0os

ops — o,.os or mrs ф„1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3466350/25-28 (22) 07.07.82 (46) 07.04.84. Бюл. 9 13 (72) И.Я.Керпель (53) 620.179,14(088.8) (56) 1. Герасимов В.Г.,Сухоруков В.В. и др. Неразрушающий койтроль качества изделий электромагнитными мето-. дами. М., "Энергия", 1978, с.144, 2. Шумиловский Н.Н. Методы вихревых токов. М.-Л., "Энергия", 1966 с.123-138 (прототип). (54)(57) ВИХРЕТОКОВЫЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ

ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИИ

HA НЕМАГНИТНОМ ОСНОВАНИИ, эаключающийся в том, что вихретоковый преобразователь размещают над контролируемым изделием, включают его в колебательный контур, ударно возбуждают контур и измеряют параметр переход-. ного процесса, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности контроля, преобразователь предварительно размещают поочередно над образцами с различной электропроводностью, регулируют частоту затухающих колебаний до получения минимальной разницы результатов измерения декремента колебаний, а в качестве параметра переходного процесса используют декремент колебаний.

1084667

Изобретение относится к неразрушаю щему контролю и может быть использовано для измерения толщины диэлектрических покрытий (зазоров) на электропроводящем немагнитном основании.

Известны способы вихретокового двухпараметрового контроля, заключающиеся в том, что в контролируемом изделии возбуждают вихревые токи, измеряют реакцию на них вихретокового преобразователя (ВТП), определяют изменение реакции при изменении контролируемого параметра и подавляют ее изменение при изменении мешающего параметра (1 1.

Однако отношение полезный сиг- 15 нал/помеха при этом недостаточно, что ограничивает чувствительность контроля укаэанным способом.

Наиболее близким к предлагаемому является вихретоковый способ конт- 20 роля толщины диэлектрических покрытий на немагнитном основании, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь размещают над контролируемым изделием, включают его в колебательный контур, ударно возбуждают контур и измеряют парметр переходного процесса — среднее значение амплитуды свободно затухающих колебаний и по нему определяют контролируемый параметр (2 ).

Недостатком способа является по- нижение точности при изменении элек-. тропроводности контролируемых изде лий °

Цель изобретения — повышение точности контроля, Поставленная цель достигается тем, что в вихретоковом способе контроля толщины диэлектрических покрытий на немагнитном основании, за- 40 ключающемуся в том, что вихретоковый преобразователь размещают над контролируемым изделием, включают его в колебательный контур, ударно возбуждают контур и измеряют параметр пе- 45 реходного процесса, преобразователь предварительно размещают поочередно над образцами с различной электропроводностью, регулируют частоту затухающих колебаний до получения минимальной разницы результатов измерения декремента колебаний, а в качестве параметра переходного процесса используют декремент колебаний.

На фиг. 1 и 2 изображены годографы вихретокового преобразователя, поясняющие предлагаемай способ.

Годографы контролируемого параметра — толщины покрытия h (фиг. 1) пред-, 60 ставляют собой пучок линий, близких к прямым и исходящих из точки с координатами (О:1). Годографы мешающего параметра — обобщенного параметра близки к дугам окружностей, 65

Исходящих из той же точки, при этом р =9fhwp, при

1 Я

Щ=

С 2 где Э вЂ” диаметр ВТП;

6 — электропроводность основания; (— магнитная постоянная;

R — выносимое сопротивление; частота колебаний;

С вЂ” емкость колебательного контура; индуктивность колебательного контура.

Отстройку от изменений электропроводности основания (фиг.2) обеспечивают перемещением рабочей точки по гбдографу обобщенного параметра р, а именно изменением" частоты затухающих колебаний выбирают на годографе рабочую точку А, лежа-. щую ниже точки касания К годографа

; касательной ОК, проведенной из начала координат, При незначительном изменении электропроводности основания участок ВС годографа, по которому перемещается рабочая точка, можно считать прямым с наклоном, зависящим от расстояния AK.

Если из-за изменения электропроводности основания рабочая точка перемещается из точки A в точку В, то имеем отклонение ВВ от прямой

ОА постоянного отношения ---, пропорR ционального декременту колебаний R/2(„ т.е. дополнительное увеличение сопротивления. С другой стороны, из-за увеличения индуктивности имеет уменьшение частоты, а следовательно и сопротивления. Действительно, если при изменении частоты пренебречь перемещением рабочей точки по годографу. р то вносимое активное сопро- . тивление прямой пропорционально частоте, поскольку по оси обсцисс отложена. величина ----. Тогда d R =

=аы "- -0,5 df (значок Ъ перед соответствующей величиной означает ее оТ носительное приращение при изменении электропроводности контролируемых изделий). Выбором положения точки

A можно добиться взаимной компенсации этих приращений.

Используя в качестве измеряемого параметра декремент колебаний R/2L вместо среднего значения напряжения на контуре, легко видеть, что при этом повышается точность контроля, поскольку измеряется величина декремента колебаний, а не результат интегрирования затухающих колебаний, при котором происходит сглаживание переходного процесса, результат которого в меньшей мере зависит от декремента, а следовательно и от

I толщины контролируемого диэлектри1084667 о4

МСа

Р

Уиа Р

ВНИИПИ Заказ 1987/37 Тираж 823 Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул.Проектная„ 4 ческого покрытия на немагнитном основании.

Пример . Требуется измерить толщину покрытия hing 5 мм с помощью лредлагаемого способа. Вихретоковый преобразователь со стержневым сердечником (годограф преобразователя на фиг. 1) .

Приращение индуктивности ВТП при перемещении из точки A в точку Л

0 891- 0,869 а = -- ------ --- = 0,025

0,869Приращение активной составляющей сопротивления ВТП

0,063 - 0,081 а В = --- - - - --- = О, 222

l I

Приращение декремента колебаний составит ЬЬ + d R = 0,025 + 0,222

0 247.

Для измерения приращения конечной, амплитуды 0 используем высокостабильный интегральный операционный усилитель 140УД5Б, имеющий максимально допустимое входное синфазное напряжение 6 В, поэтому принимаем

0 =6 В, 5 Сравним предлагаемый способ с прототипом. В случае прототипа для того же уровня измеряемого среднего значения амплитуды выигрыш вчувствительности составляет 3

О 57 5,27 раза.

Дополнительный выигрыш в чувствительности получим за счет стстройки от изменений мешающего параметра.

Использование способа позволит значительно повысить чуВствительность, контроля эа счет увеличения отношения полезный сигнал/помеха, частично заменить вихретоковыми приборами небезопасные для здоровья приборы, основанные на проникающих излучениях, а также сложные оптические установки.