SU741034A1 - Measuring device - Google Patents

Description

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО(54) MEASURING DEVICE

1one

Изобретение относитс  к средствам тсзлщинометрии и может найти применение в любой отрасли машиностроени  при измерении толщины твердых и полу-с твердых покрытий, жировых отложений, изол ционных и защитных слоев и пленок на металлической и полупроводниковой основе.The invention relates to the use of TCS and can be used in any industry of mechanical engineering when measuring the thickness of solid and semi-hard coatings, fat deposits, insulating and protective layers and films on metallic and semiconductor base.

Известно измерительное устройство,Q содержащее преобразователь, выполненный в виде двух щупов, соединенных проводниками с омметром 1.Known measuring device, Q containing a Converter made in the form of two probes connected by conductors with an ohmmeter 1.

Такое устройство имеет ограниченную область применени , так как не может быть использовано дл  контрол  5 эластичных и в зких покрытий.Such a device has a limited field of application, since it cannot be used to control 5 elastic and viscous coatings.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  измерительное устройство, содержащее емкостный преобразователь, выполненный в виде двух щупов, и соединенный с преобразователем посредством коаксиального кабел  канал измерени , выполненный в виде последовательно сое--диненных комплексного высокочастотного моста, усилител , амплитуднофазового детектора и индикатора 2.The closest technical solution to the invention is a measuring device containing a capacitive transducer, made in the form of two probes, and connected to the transducer by means of a coaxial cable measurement channel, made in the form of serially connected single high-frequency bridge, amplifier, amplitude-phase detector and indicator 2 .

этим устройством нельз  осуществл ть контактную толщинометрию ЗО This device cannot carry out contact thickness measurement

нетвердых объектов, а также измерени  среднеинтегрального значени  толщины объекта наiопределенной площади.non-solid objects, as well as measurements of the average integral thickness of an object over a certain area.

Целью изобретени   вл етс  повышение скорости контрол -среднеинтегрального значени  толщины неэлектропровод щих пленочных покрытий на полупровод щих и электропроводных основагни х .The aim of the invention is to increase the rate of control of the average-integral value of the thickness of non-conductive film coatings on semiconducting and electrically conductive bases.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что один из щупов выполнен плоскостно распределенным с плавно измен емой эластичностью, а второй щуп выполнен в виде захвата, предназначениего дл  подсоединени  к основанию.The goal is achieved by the fact that one of the probes is made flat distributed with a smoothly variable elasticity, and the second probe is made in the form of a gripper, intended for connection to the base.

Первый щуп выполнен в виде диамагнитного цилиндра, на основание которого нат нута полимерна  пленка с металлизированным покрытием, на противоположном конце цилиндра размещена крышка-штуцер, полость цилиндра разделена тарельчатой диафрагмой, положение Гкоторой регулируетс  винтом-толкателем , установленным в крынке и контактирующим с ней через упругий элемент.The first probe is made in the form of a diamagnetic cylinder, on the base of which a polymer film with a metallized coating is stretched, a cap-fitting is placed at the opposite end of the cylinder, the cylinder cavity is divided by a diaphragm with a platter, which is adjusted by a pusher screw installed in the hatch and in contact with it through an elastic element.

Дл  обеспечени  контрол  неравномерных покрытий с особо шероховатой поверхностью в полость цилиндра, образованную полимерной пленкой и диафрагмой , введена тонка  суспензи .In order to control non-uniform coatings with a particularly rough surface, a thin suspension was introduced into the cylinder cavity formed by the polymer film and the diaphragm.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.The drawing shows the proposed device.

Измерительное устройство содержит емкостный преобразователь, выполненный в виде двух щупов 1 и 2 и соединенный с преобразователем посредство коаксиальных кабелей 3 и 4 канал измерени  в виде последовательно соединенных комплексного высокочастотного моста 5, усилител  б, амплитудно-фазового детектора 7 и индикатора 8.The measuring device contains a capacitive transducer, made in the form of two probes 1 and 2 and connected to the transducer by means of coaxial cables 3 and 4, the measurement channel in the form of serially connected complex high-frequency bridge 5, amplifier b, amplitude-phase detector 7 and indicator 8.

Генератор 9 переменного тока через симметрирующий трансформатор 10 св зан с входной диагональю моста 5, составленного переменным резистивным делителем 11 и двум  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. Подвиж-ный контакт делител  11 и щуп-захват 2, образующие выход моста 5, соединены с усилителем 6. Генератор 9 переменного тока и усилитель б получают питание от источника 14 стабилизированного напр жени . Щуп 1 выполнен в виде диамагнитного цилиндра 15, на основание которого нат нута полимерна  пленка 16 с металлизированным покрытием .. На противоположном конце цилиндра 15 навинчена крышка-штуцер 17. Полость цилиндра разделена тарельчатой диафрагмой 18, положение которой регулируетс  винтом-толкателем 19, установленным на крышке 17 и контактирующим с диафрагмой через упругий элемент, например сильфон 20 Полость цилиндра 15, образованна  полимерной пленкой и диафрагмой при контроле неравномерных покрытий с повышенной шероховатостью, заполнена жидкой средой или тонкой суспензией . При контроле щул 1 размещен на поверхности контролируемого покрыти  21, а щуп-захват 2 присоединен к электропровод щей подложке 22.An alternating current generator 9 through a balancing transformer 10 is connected to an input diagonal of bridge 5 composed of a variable resistive divider 11 and two complex arms. The first shoulder is formed by a coaxial cable 3, loaded with a contact-pressure plane-distributed probe 1, the second - by a second coaxial cable 4, in parallel, connected to a 12-capacity magazine and 13 resistance box. The outer sheaths of both coaxial cables 3 and 4 are connected to each other and to the second probe-grip 2. The movable contact of the splitter 11 and the probe-grip 2, which form the output of the bridge 5, are connected to the amplifier 6. The alternator 9 of the alternating current and the amplifier b are powered from source 14 of stabilized voltage. The gauge 1 is made in the form of a diamagnetic cylinder 15, on the base of which a polymer film 16 with a metallic coating is stretched. At the opposite end of the cylinder 15 a cap-fitting 17 is screwed. The cavity of the cylinder is divided by a disk-shaped diaphragm 18, the position of which is adjusted by a pusher screw 19 mounted on the cover 17 and in contact with the diaphragm through an elastic element, such as bellows 20, the cavity of the cylinder 15, formed by a polymer film and a diaphragm when controlling uneven coatings with increased roughness, is filled idkoy medium or fine suspension. In the inspection, the probes 1 are placed on the surface of the test coating 21, and the probe-gripper 2 is connected to the electrically conductive substrate 22.

Измерительное устройство работает следующим образом.The measuring device operates as follows.

Предварительно измерительное устройство настраиваетс  по аттестованным контрольным образцам. При этом ручками делител  11 магазина 12 емкостей и магазина 13 сопротивлений добиваютс  минимального показани  индикатора 8, что соответствует сбалансированному состо нию моста 5. По мере уточнени  настройки уровень сигнала генератора 9 постепенно увеличиваетс . Окончательное положение настраиваемых элементов 11-13 и отвечающее им значение толщины образцового покрыти  фиксируютс . Последующие подстройки отличаютс  от первой тем, что ручка делител  11 остаетс  в найденном и зафиксированном положении, а подстроечна  операци  осуществл етс  ручкой магазина 12 емкостей и в небольших пределах .ручкой магазина 13 сопротивлений. Основным настроечным элементом  вл етс  магазин 12 емкостей, поэтому шкала его дл  определенных химических The measuring device is pre-configured on certified reference samples. In this case, the pens of the divider 11 of the 12 capacitance store and the resistance store 13 reach the minimum indication of the indicator 8, which corresponds to the balanced state of the bridge 5. As the adjustment becomes more precise, the signal level of the generator 9 gradually increases. The final position of the adjustable members 11-13 and the corresponding thickness value of the reference coating are fixed. Subsequent adjustments are different from the first in that the divider handle 11 remains in the position found and fixed, and the trimming operation is carried out by the handle of the magazine 12 containers and within small limits by the handle of the resistance magazine 13. The main tuning element is a 12 tank magazine, so its scale for certain chemical

0 составов покрыти  и основани  может быть отградуирована в миллиметрах и дол х миллиметра, а устройство укомплектовано набором шкал.0 coating compositions and bases can be calibrated in millimeters and fractions of a millimeter, and the device is equipped with a set of scales.

В соответствии с физическими свой5 ствами подлежащего контролю покрыти  - в зависимости от степени жесткости материала покрыти , его твердости , эластичности, а также в зависимости от химической структуры мате0 риала покрыти  и его геометрической характеристики (плавное изменение толщины контролируемой пленки по обследуемой площади издели  либо дискретно измен юща с  толщина при шероховатых покрыти х), в щупе 1 при по5 мощи регулировочного винта 19 устанавливаетс  оптимальное давление в полости между тарельчатой диафрагмой 18 и маталлизированной полимерной пленкой 16. Этимобеспечиваетс  не0 обходима  степень податливости щупа 1, котора  дл  каждого исследуемого покрыти  создает оптимальные услови  плотного облегани  пленкой 16 поверхностного рельефа контролируемого по5 крыти  21.In accordance with the physical properties of the coating to be controlled, depending on the degree of rigidity of the coating material, its hardness, elasticity, and also depending on the chemical structure of the coating material and its geometrical characteristics (smooth variation of the thickness of the controlled film on the examined area of the product or discrete change thickness with rough coatings), in the probe 1, when the adjustment screw 19 is equipped with power, the optimum pressure in the cavity between the disk-shaped diaphragm 18 and the mat is established It is necessary to ensure the required degree of compliance of the probe 1, which for each coating under investigation creates optimal conditions for the tight fit of the film 16 of the surface relief of the controlled floor 21.

В соответствии с химическим составом подлежащего измерению покрыти  устанавливаетс  одна из накладных шкал магазина 12 емкостей. Затем ци0 линдр 15 щупа 1 основанием устанавливаетс  на тот участок объекта, где необходимо определить среднеинтегральное значение толщины неравномерного покрыти .In accordance with the chemical composition of the coating to be measured, one of the superimposed scales of the magazine 12 tanks is established. Then cylinder 15 of probe 1 is placed by the base on that part of the object where it is necessary to determine the average integral value of the thickness of the uneven coating.

Регулировкой магазина 12 емкостей 12 store capacity adjustment

5 и магазина 13 сопротивлений добиваютс  минимального показани  стрелочного индикатора 8. Увеличива  уровень сигнала генератора 9 от минимума до максимума и уточн   настройку устрой0 ства элементами 12 и частично 13, наход т окончательное положение этих элементов и по накладной шкале, отвечающей материалу исследуемого покрыти , определ ют среднеинтегральное 5 and the resistance box 13 achieve the minimum indication of the dial indicator 8. Increasing the signal level of the generator 9 from minimum to maximum and adjust the device settings by elements 12 and partially 13, find the final position of these elements and determine the final position of the elements on the applied scale. average integral

5 значение толщины контролируемого неравномерного сло  на поверхности издели  .5 the value of the thickness of the controlled uneven layer on the surface of the product.

В зависимости от вида и типоразмера подлежащих контролю изделий и Depending on the type and size of the products to be controlled and

0 образцов, а также в зависимости от механических свойств покрытий - степени жесткости, средней толщины, степени шероховатости - степень исходного заполнени  полости плоскостно 0 samples, and also depending on the mechanical properties of the coatings - degree of rigidity, average thickness, degree of roughness - degree of initial filling of the cavity is flat

5 распределенного щупа, как и сам со5 distributed probe, as well as with

Claims (3)

Формула изобретения |0The claims | 0 1. Измерительное 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, отличающеес 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 для подсоединения к основанию.1. A measuring device comprising a capacitive transducer made in the form of two probes, and a measurement channel connected to the transducer via a coaxial cable, made in the form of a series-connected complex high-frequency bridge, amplifier, amplitude-phase detector, and indicator, characterized in that, with In order to increase the control speed of the average integral value of the thickness of non-conductive film coatings on semiconducting and electrically conductive substrates, one of the probes is made plane tightly distributed with smoothly varying elasticity, and the second probe is made in the form of a grip designed to be connected to the base. 2. Устройство поп. 1, отличающееся тем, что первый щуп выполнен в виде диамагнитного цилиндра, на основание которого натянута полимерная пленка с металлизированным покрытием, на противоположном конце цилиндра размещена крышка-штуцер, полость цилиндра разделена тарельчатой диафрагмой, положение которой регулируется винтом-толкателем, установленным в крышке и контактирующим с ней через упругий элемент.2. The device pop. 1, characterized in that the first probe is made in the form of a diamagnetic cylinder, on the base of which a polymer film with a metallized coating is stretched, a nozzle cover is placed on the opposite end of the cylinder, the cylinder cavity is divided by a disk diaphragm, the position of which is regulated by a pusher screw installed in the cover and in contact with it through an elastic element. 3. Устройство по пп. 1 и 2, о т личаю.щееся тем, что, с целью повышения точности контроля неравномерных покрытий с особо шероховатой поверхностью, в полость цилиндра, образованную полимерной пленкой и диафрагмой, введена тонкая суспензия.3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that, in order to increase the accuracy of control of uneven coatings with a particularly rough surface, a thin suspension is introduced into the cylinder cavity formed by a polymer film and a diaphragm.