DE1951179A1

DE1951179A1 - Layer thickness measuring device

Info

Publication number: DE1951179A1
Application number: DE19691951179
Authority: DE
Inventors: Abris Katona; Gyula Molnar
Original assignee: HAJTOMU ES FELVONOGYAR
Current assignee: HAJTOMU ES FELVONOGYAR
Priority date: 1968-10-10
Filing date: 1969-10-10
Publication date: 1970-04-23
Also published as: RO54826A; SE353791B; YU255669A; YU32646B

Description

SCHICHTENSTÄRKEMESSEINRICHTUNG Die Erfindung ist eine Schichtenstärkemesseinrichtung zum Messen der Stärke von, auf einer magnetisierbaren Unterlage befindlichen, nicht magnetisierbaren Schichten.LAYER THICKNESS MEASURING DEVICE The invention is a layer thickness measuring device for measuring the strength of, on a magnetizable surface, not magnetizable layers.

In der Praxis sind mehrere verschiedene zum Messen der Schichtenstärke dienenden Einrichtungen bekannt. Solche eind z.B. die mit den berührungslosen Methoden messenden Einrichtungen. Dieee Messen die Schichtenstärke, wie erwähnt ohne Berührung der Schichte. Eine solche Einrichtung ist z.B. In practice there are several different ways of measuring the layer thickness serving facilities known. Such and e.g. those with the non-contact methods measuring facilities. They measure the layer thickness, as mentioned without Touching the layers. Such a device is e.g.

die nach dem kapazitiven Prinzip messende Einrichtung, die hauptsächlich zum berührungslosen Messen von Plattenbändern oder Platten dient. Bei diesem System wird das Sensibilisiersystem als zwei in Reihe geschaltete Plankondensatoren aufgefast, wo die eine Armatur des Kondensators durch das zu, messende Material selbst gebildet wird. Soll die Stärke in.the device measuring according to the capacitive principle, which mainly is used for non-contact measurement of apron conveyors or plates. With this system the sensitization system is recorded as two series-connected planar capacitors, where one armature of the capacitor is formed by the material to be measured itself will. Should the strength be in.

der ganzen Breite des Materialbandes gemessen werden, so sind mehrere Me@skondensatoren d.h. Fühlerorgane parallelgeschal tet anzuor@nen. Diese einfachste Lösung zeigt einen Durohschnittwert an und wenn die Stärke in der ganzen Herstellungsbreite nahezu eine gleiche ist, ist der. angezeigte Wert ftir gewöhnlich auch ein befriedigender. Im entgegengesetzten Fall kann es vorkommen, dass das Anzeigerinstrument der Einrichtung die vorgeschriebene Stärke anzeigt, obzwar das Materialband zufolge von Ubermässigen Abweichungen der Stärkemesse eigentlich ein Ausschuss ist. Ein sehr grosser Nachteil dieser Einrichtungen liegt darin, dass die auf die Kondensatoren wirkenden Parameteränderungen die angezeigten Werte in grossem Masse beeinflussen.are measured across the entire width of the material strip, there are several Measuring capacitors i.e. to arrange sensor elements connected in parallel. This is the simplest Solution shows a Durohschnittwert and if the strength in the whole manufacturing width is almost the same, is that. The indicated value is usually also a satisfactory one. In the opposite case it can happen that the indicating instrument of the facility indicates the prescribed thickness, although the material tape is excessive Deviations in the strength measure is actually a committee. A very big disadvantage of these facilities lies in the fact that the parameter changes acting on the capacitors affect the displayed values to a large extent.

Es sind auch nach dem Ultraschallprinzip messende Einrichtungen bekannt. Diese sind sich auf das Reflexionprinzip beziehende oder auf die Bestimmung der Resonanzfrequenz gegründete Einrichtungen. Bei den, nach dem Reflexionsprinzip arbeitenden Einrichtungen wird das Material mit Ultraschall von bestimmter Frequenz bestrahlt. Devices measuring according to the ultrasonic principle are also known. These are related to the reflection principle or to the determination of the Resonance frequency based facilities. With those who work according to the principle of reflection Facilities, the material is irradiated with ultrasound at a certain frequency.

Der Ultraschall wird bereits zum Teil von der der strahlenquelle zugekehrten Seite des zu messenden Materials und zum Teil, nachdem dasselbe durch die zu messende Schichte hindurchgedrungen ist, von der entgegengesetzten Seite desselben reflektiert. Die erhaltenen Zeichen gelangen, entsprechend geformt, in eine. an mehreren Kanälen arbeitende Kathodenstrahlenröhre. In Kenntnis der Fortpflanzungsgeschwin digkeit des Ultraschalles und der Entfernung des Senders von der Oberfläche des zu messenden Materiales wird auch die Stärke, desselben eindeutig bekannt. Part of the ultrasound is already that of the radiation source facing side of the material to be measured and partly after the same through the layer to be measured has penetrated from the opposite side of the same reflected. The characters obtained arrive, appropriately shaped, in one. Cathode ray tube working on multiple channels. Knowing the speed of reproduction of the ultrasound and the distance of the transmitter from the surface of the The thickness of the material to be measured is also clearly known.

Bei den auf Grund der Bestimmung der Resonanzfrequenz messenden Einrichtungen wird das zu messende Material mit Ultraschall bestrahlt. Durch fortlaufende Aenderung der Frequenz ist Jene Frequenz ermittelbar, bei welcher die von der oberen Oberfläche der Materialschicht, bezw. die durch das, Material hindurchgehende und von der unteren Oberfläche der Materialschicht reflektierte Strahlung in gleicher Phase in den Detektor gelangt. In Kenntnis der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Ultraschalles, bezw. der Resonanzgeschwin digkeit, kann die Schicht stärke des zu messenden Materiales festgestellt werden. With the devices measuring on the basis of the determination of the resonance frequency becomes the material to be measured irradiated with ultrasound. Through ongoing Change in frequency that frequency can be determined at which that of the above Surface of the material layer, respectively. the one passing through the material and radiation reflected from the lower surface of the material layer in the same way Phase gets into the detector. Knowing the speed of propagation of the Ultrasound, resp. the resonance speed, the layer thickness of the too measuring material can be determined.

Bei mit der Kontaktmethode messenden Einrichtungen, sind die einfachsten die mechanischen Messeinrichtungen, z.B. For devices measuring by the contact method, these are the simplest the mechanical measuring devices, e.g.

die Mikrometer und die Messuhren.the micrometers and the dial indicators.

Es sind auch mit permanenten Magneten messende Einrichtungen bekannt Die grösste Verbreitung haben die Induktionsstärkemesseinrichtungen gefunden, Diese besitzen einen Messkopf, in dem zwei selbstständige Elektromagnete vorgesehen sind. Die Elektromagnete erhalten ihre Erregung von einem in Wien-Brückenschaltung liegenden, in einem eUektronischen Verstärker vorgesehenen Schallfrequenzgenerator. Im Kreis des oberen Elektromagnets kann Schliessende Jooh mit einer Mikrometerschraube auf den im Kreis des unteren Elektromagnets auftretenden Nennwert eingestellt werden., Die beiden Wicklungen bilden Je einen Zweig einer Wheatstonebrücke. Die Ausgangsspannung der Brücke, das Fehlerzeichen, wird über einen elektronischen Verstärker verstärkt und zu einem Messinstrument mit Null MittelsteLlung oder zu einem Registrierinstrument geleitet. Devices measuring with permanent magnets are also known The induction strength measuring devices have found the greatest spread, these have a measuring head in which two independent electromagnets are provided. The electromagnets get their excitation from a bridge in Vienna, Sound frequency generator provided in an electronic amplifier. In a circle of the upper electromagnet can be closed with a micrometer screw the nominal value occurring in the circle of the lower electromagnet can be set., The two windings each form a branch of a Wheatstone bridge. The output voltage the bridge, the error sign, is amplified via an electronic amplifier and to a measuring instrument with zero center position or to a recording instrument directed.

Der Nachteil der bekannten Einrichtungen liegt in den überaus hohen Investierungskosten, in den engen Messgren zen, weitern in den unverlässlichen Messungen und in dem leichten Schadhaftwerden der Einrichtungen. The disadvantage of the known devices is that they are extremely high Investment costs, within the narrow measurement limits, furthermore in the unreliable measurements and in the easy deterioration of the facilities.

Der Zweck der Erfindung liegt in der Behebung der angeführten Nachteile und in der Ausbildung einer einfachen billigen Herstellung einer vom Netsstrom betätigten Einrichtung, welche einen vom Handdruck unabhängig gemaohten Sensibilisierkopf besitzt, bei dem der, Vergleich zwischen einem gebildeten Zeichen mit einem. von der Schichtenstärke abhängigen Zeichen, mittels eines gewöhnlichen Grundinstrument@ mit unmittelbaror Ablesung der Schichtenstärke, durchgeführt werden kann. The purpose of the invention is to remedy the stated disadvantages and in the formation of simple, inexpensive manufacture of one operated by the Netsstrom Device that has a sensitizing head that is independent of hand pressure, where the, comparison between a formed character with a. on the layer thickness dependent characters, using an ordinary basic instrument @ with director Reading of the layer thickness, can be carried out.

Die Erfindung ist demnach eine Schichtenstärkemesseinrichtung zum Messen der Stärke v er an einer magnetisierbaren Unterlage liegenden nicht magnetisierbaren Schichten, welche mit in einem Erregerstromkreis geschalteten Erregerwicklung und zu einem Sensibilißierstromkreis geschalteten Sensibilisierwicklung versehenen Messkopf sowie mit, den im Erregerstromkreis fliessenden Strom mit dem, im Sensibilisier-Stromkreis fliessenden Strom vergleichenden Messinstrument versehene Messbrücke besitzt. The invention is accordingly a layer thickness measuring device for Measure the strength of a non-magnetizable surface lying on a magnetizable base Layers, which are connected to the excitation winding and in an excitation circuit Sensitizing winding connected to a sensitizing circuit as well as with, the current flowing in the excitation circuit with the, in the sensitization circuit Measuring bridge provided with a measuring instrument comparing flowing current.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, dass im Messkbpf ein, sich in der Richtung der Längsachse der Brregerwioklung und der Sensibilisierwicklung, entgegen einer Federkraft' verstellender Eisenkern vorgesehen ißt, dass weiters die Erregerwicklung zu der Sekundär wicklung eines, an einem, Wechselstromnetz liegenden Transformators über einen Stabilisator reiters Uber die Primärseite eines Referenztransformators geschaltet ist, während die Sekundärwicklung des Referenztransformators und die Sensibilisierwicklung je separat über einen Gleichrichterstromkreis in den Stromkreis der, mit einem vergleichenden Messinstrument versehenen Messbrücke geschaltet sindo Die erfindungsgem@sse Einrichtung wird im Laufe des Messen@ durch die Sekundärwicklung eines, an eine Wechselstromnetz angeschlossenen Transformators gespeist. Nach dem Stabilisieren des Spei@@strome@ erregt die Stromquelle Uber einen Referenztransfromator die mit der Sensibilisierwioklung einen gemeinsamen Eisenkern besitzende Erregerwicklung, Im Laufe der Erregung wird der in der Sensibilisierwicklung entstehende induzierte Strom, sowie der in der Sekundärwicklung des Referenztransformators induzierte Strom über einen Gleichrichter geleitet, an einer Instrumenten-Messbrücke verglichen, nie Skale des Instruments ist unmittelbar auf. Schichtenstärken geteilt so dass der Wert der Schichtenstärke unmittelbar abgelesen werden kann. The essence of the invention is that in the measuring head a, in contrary to the direction of the longitudinal axis of the pathogen winding and the sensitizing winding a spring force 'adjusting iron core is provided that furthermore the excitation winding to the secondary winding of a transformer lying on an alternating current network over a stabilizer tab over the primary side of a reference transformer is connected, while the secondary winding of the reference transformer and the Sensitization winding each separately via a rectifier circuit in the circuit the measuring bridge provided with a comparative measuring instrument are connected o The device according to the invention is in the course of the measurement through the secondary winding a transformer connected to an alternating current network. After this Stabilizing the storage @@ strome @ excites the power source via a reference transformer the excitation winding that has a common iron core with the sensitizing process, In the course of the excitation, the one that arises in the sensitization development is induced Current, as well as the current induced in the secondary winding of the reference transformer passed through a rectifier, compared on an instrument measuring bridge, never the instrument's scale is immediately on. Layer thicknesses divided so that the value of the layer thickness can be read off immediately.

Bei der erfindungsgem@ssen Ltlsung entfällt der bei den bisher bekannten Einrichtungen verwendete kostspielige' Generator; es bedeutet weiters einen besonderen Vorteil, das die erfindungsgemässe Einrichtung sehr billig herstellbar ist, wobei gleichzeitig die Messgenauigkeit, mit derjenigen der viel teureren und komplizierteren Messeinrichtungen der Gleiche ist. In the case of the solution according to the invention, that of the previously known solution is dispensed with Facilities used expensive 'generator; it also means a special one Advantage that the device according to the invention can be produced very cheaply, whereby at the same time the measurement accuracy, with that of the much more expensive and complicated Measuring equipment is the same.

Erfindungsgemäss wird die Stabilisierung des Speisestromes mit einem Eisen-Hydrogen-Stromstabilisator gelöst, wodurch sich die Einrichtung billiger und einfacher gestaltet. According to the invention, the stabilization of the feed current with a Iron-hydrogen stream stabilizer dissolved, making the device cheaper and cheaper made simpler.

Die Erfindung wird ausftthrlicher an einem Ausführungsbeispiel auf Grund einer Zeichnung dargelegt, wo die Abbildung die prinzipielle Schaltung der erfindungsgemässen Einrichtung darstellt. The invention is based on an exemplary embodiment The basis of a drawing shows where the illustration shows the basic circuit of the represents the inventive device.

Die erfindungsgemässe Einrichtung ist gemäss der Abbildung an der Primärseite seines Transformators 4 über den Anschluss l, den Schalter 2 und der zwischengeschalteten Sicherung 3 an das Wechselstromnetz gelegt. Die die kleine Spannung liefernde Wicklung des Transformators 4 bildet Ueber den Eisen-Hydrogen-Stromstabilisator 5, über die, den eingeschalteten Zustand anzeigende Lampe 6 und den, die Belastung einstellenden Regelwiderstand 7, weiters über die Primärwioklung des Referenztransformators 8, die Erregerwicklung 9 des Sensibilisierkopfes einen Stromkreis. Im Sensibilisierkopf ist die Erregerwicklung 9 auf den Eisenkern 11 gewickelt, Der letztere ist mit einer Tastkugel 12 versehen. Am Eisenkern 11 ist neben der Erregerwicklung 9 auch die Sensibilisierwicklung 10 angeordnet. Der Sensibilisierkopf ist in ein, denselben gegen mechanische Beschädigung schützendes Kunststoffgehäuse 15 eingefasst. Im Sensibilisierungskopf ist der Eisenkern 11 mit der Erregerwicklung 9 bezw. der Sensibilisierwicklung 10 gemeinsam, entgegen einer Federkraft verstellbar. Diese Feder bietet eine Sicherung dafür, dass die Tastkugel 12 dea Eisenkernes 11 des Sensibilisierkopfes, unabhängig von der das Messen auführenden Person, mit stets gleicher Kraft an die zu messende Schioht, bei dem dargestellten Beispiel auf die, auf die ferromagnetische Platte; aufgebrachte, aus nichtmagnetischem Material bestehende Schichte 13 gedrückt wird. Die Sensibilisierwicklung des Empfindungskopfes 10 ist zu einem Gleichrichterorgan, im Ausführungsbeispiel zu einer Diode 17 geschaltet. Ebenso ist auch die Sekund@rwioklung 16 des Referenztransformators 8 zu einem, aus einer Diode 18 gebildeten Gleichrichterorgan gebunden. The device according to the invention is according to the figure on the Primary side of his transformer 4 via the connection l, the switch 2 and the Intermediate fuse 3 placed on the AC network. The little one The voltage-supplying winding of the transformer 4 forms via the iron-hydrogen current stabilizer 5, via the lamp 6 indicating the switched-on state and the lamp 6, the load adjusting resistor 7, furthermore via the primary winding of the reference transformer 8, the excitation winding 9 of the sensitizing head a circuit. In the sensitizing head is the excitation winding 9 wound on the iron core 11, the latter is with a Probe ball 12 is provided. On the iron core 11 is next to the excitation winding 9 also the Sensitization winding 10 arranged. The sensitizing head is in one, the same Plastic housing 15 which protects against mechanical damage is bordered. In the awareness mind is the iron core 11 with the excitation winding 9 BEZW. the sensitization development 10 together, adjustable against a spring force. This spring provides a backup for the fact that the probe ball 12 dea iron core 11 of the sensitizing head, independently from the person performing the measurement, always with the same force, to the person to be measured Schioht, in the example shown, on, on the ferromagnetic plate; applied, consisting of non-magnetic material layer 13 is pressed. The sensitizing winding of the sensing head 10 is a rectifier organ, connected to a diode 17 in the exemplary embodiment. The secondary function is also the same 16 of the reference transformer 8 to one, formed from a diode 18 Rectifier body bound.

Die durch die Dioden 17, bezw. 18 gleichgerichteten StrUme werden mittels einer, mit einem Mikrometer 19, Trimmerpotentiometer 20 und einem Messpotentiometer 21 versehene Messbrücke bekannter Schaltung; miteinander verglichen.The through the diodes 17, respectively. 18 rectified currents by means of a, with a micrometer 19, trimmer potentiometer 20 and a measuring potentiometer 21 provided measuring bridge of known circuit; compared to each other.

Das Messen erfolgt derart, das der Schalter 2 eingeschaltet und die Erregerwicklung 9 mit stabilisiertem Niederspannungs-Wechselstrom gespeist wird, der in der Sensibilisierwicklung 10 einen Strom induziert. Die Stärke des induzierten Stromes ist von den Eigenschaften der ferromagnetischen Trägerschicht 14 abhängig. The measurement is carried out in such a way that the switch 2 is switched on and the Excitation winding 9 is fed with stabilized low-voltage alternating current, which induces a current in the sensitizing winding 10. The strength of the induced The current depends on the properties of the ferromagnetic carrier layer 14.

Bei Beginn des Messens wird das Gehäuse 15 des Messkopfes auf die ferromagnetische Trägerschichte 14 aufgesetzt, Auf die Wirkung der Feder legt aich die Tastkugel 12 des Eisenkernes 11 an die ferromagnetische Trägerschichte 14. At the beginning of the measurement, the housing 15 of the measuring head is on the ferromagnetic carrier layer 14 placed on the action of the spring aich the probe ball 12 of the iron core 11 to the ferromagnetic carrier layer 14.

Der Messpotentiometer 21 wird so lange gedreht, bis sich der Mikroampermeter 19 in seine Nullage einstellt, Dann wird der Messkopf auf die, an die magnetisierbare Trägerschichte auf;-getragene, zu messende Schichte gelegt. Da zufolge der Schiohtenstärke des ferromagnetischen Materiales, das ferromagnetische Material weiter entfernt liegt, wird zufolge den geänderten Induktionsverhältnisssen der Mikroam@ermeter eine Ablenkung zeigen. Die Ablenkung ist der Stärke der auf die !Prägerschicht 14 aufgebrachten Schichte proportional. Die Skala des Mikroampermeters 19 ist enteprathend der Schichtenstärke kalibriert, so das aus der Ablenkung des Instruments die gemessene Stärke der Schichte unmittelbar ablesbar ist.The measuring potentiometer 21 is turned until the microampermeter 19 sets in its zero position, then the measuring head is on the, to the magnetizable Carrier layer placed on; -supported layer to be measured. Because of the strength of the Schiohten of the ferromagnetic material, removes the ferromagnetic material further is, according to the changed induction ratios of the micro am @ ermeter show a distraction. The deflection is the strength of the! applied layer proportionally. The scale of the microampermeter 19 is enteprathic calibrated to the layer thickness, so that from the deflection of the instrument the measured Strength of the layer can be read immediately.

Claims

PATENT CLAIMS

Layer thickness measuring device for measuring the thickness of one magnetizable base located non-magnetizable layers, with in An excitation winding connected to an excitation circuit and a sensitizing circuit switched sensitizing coil, as well as with the, in the excitation circuit Compare the flowing current with the current flowing in the sensitization circuit Measuring bridge provided with a measuring instrument, thus not indicated, as im Measuring head the excitation winding (9) and the sensitizing winding (10) on a common, in the direction of the longitudinal axis of the excitation winding and the sensitizing winding, arranged against the action of a spring adjustable common iron core (11) are that, furthermore, the excitation winding (9) to the secondary winding of an alternating current network connected transformer. (4) through a current stabilizer () and silver the primary side of a reference transformer (8) is connected, and the secondary winding of the reference transformer (8) and the sensitizing winding (10) j @ @eparat over a rectifier circuit (17, 18) in each circuit, a comparison instrument (19) own measuring bridge (19,20,21) are bound.

2. Layer thickness meter naoh claim 1, characterized g e k e n n z e i ¢ hn e t that on the same as Stromstabilisa or (5) @in iron-hydrogen current stabilizer connected.

3. ' Layer thickness meter according to claim 1 or 2, characterized in that g e k Note that the scale of the instrument of the comparative measuring bridge circuit (19,20, 21) empirically on the micromass indicating the layer thicknesses calibrated eats.

L e r s e i t e