RU1770734C - Способ измерени шероховатости поверхности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - упрощение способа измерени  шероховатости образцов из пьезокерамического материала , повышение его чувствительности и снижение себестоимости. Этот способ заключаетс  в том, что образец подвергают внешнему воздействию в виде механического усили , создаваемому путем зажати  образца между двум  металлическими поршн ми . Далее измер ют сигнал - реакцию исследуемого образца на это воздействие, в качестве которого используют возникающий на обеих поверхност х под действием пьезоэффекта электрический сигнал. Формирование контрольного сигнала осуществл ют на том же образце при использовании прокладок из м гкого токопровод щего упругого материала, которые размещают между поршн ми и образцом с обеих его сторон. Контрольный сигнал сравнивают с измеренным и по результату сравнени  определ ют величину шероховатости. lЈ iVra

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в области пьезотехники.

Известен способ измерени  шероховатости поверхности /1/, заключающийс  в том, что на измер емой и эталонной поверхност х образуют электрические конденсаторы путем последовательного нанесени  нижнего электропровод щего, диэлектрического и верхнего электропровод щего слоев, повтор ющих микропрофиль этих поверхностей и имеющих у обоих конденсаторов одинаковые габаритные размеры, затем измер ют их емкость и по результату сравнени  определ ют степень шероховатости поверхности. Однако, этот способ измерени  шероховатости поверхности очень

сложный, так как требует на поверхности формировани  специальных конденсаторов с одинаковыми габаритными размерами.

Известен также способ измерени  шероховатости поверхности образца исследуемого материала/2/,основанный на подаче на него внешнего воздействи  в виде света, сравнении сигнала-реакции образца в виде отраженного света с контрольным сигналом , формируемым путем подачи такого же внешнего воздействи  видимым светом на набор контрольных образцов с заданными шероховатост ми и выделении сигнала-реакции контрольных образцов в виде отраженного света, который и принимают за контрольный, и по равенству уровней отраженного света от исследуемого образца и

VI

XI

О

XI

СО

4

одного из контрольных приписывают образцу шероховатость контрольного.

Однако материалы контрольных и исследуемых образцов должны обладать одинаковыми свойствами, чтобы при одинаковых шероховатост х получить одинаковый уровень отраженного света. Создание такого услови  ведет к усложнению процесса измерени , повышению его себестоимости .

Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса измерени , снижение его се- бестоимостииувеличение

чувствительности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе измерени  шероховатости поверхности образец подвергают внешнему воздействию , измер ют сигнал-реакцию исследуемого образца на это воздействие, формируют контрольный сигнал, сравнивают с ним измеренный и по результату сраа- нени определ ютвеличину

шероховатости. Способ отличаетс  тем, что внешнее воздействие осущестл ют в виде механического усили  путем зажати  образца между двум  металлическими поршн ми с заданным усилием, в качестве сигнала-реакции используют возникающий на обеих поверхност х под действием пьезоэффекта электрический сигнал, а формирование контрольного сигнала осуществл ют тем же путем на том же образце посредством использовани  прокладок из м гкого токо- провод щего упругого материала, которые размещают между поршн ми и образцом с обеих его сторон.

Последовательность формировани  этих электрических сигналов может быть произвольной.

Физическа  сущность предлагаемого способа заключаетс  в следующем. При деформации пьезоэлектрического образца из его поверхност х возникает электрический зар д вследствие пр мого пьезоэффекта, причем измер емым  вл етс  зар д, образующийс  в приповерхностном слое. Услови  его образовани , как и услови  его сн ти  дл  измерени , в этом случае наход тс  в сильной зависимости от профил  приповерхностного сло , в частности от его шероховатости, неплоскостности и непло- скопараллельности. Так, например, при измерении пьезомодул  d3s статическим методом на безэлектродных пьезокерами- ческих заготовках, их подвергают механическому нагружению с заданным усилием с помощью стальных поршней-электродов.

В ходе нагружени  поверхность поршней приводитс  в механический контакт с поверхностью заготовки, Однако, контакт

этот осуществл етс  лишь по выступающим област м профил  приповерхностного сло , оставл   воздушные зазоры в остальных област х профил . Механическое напр жение

в различных участках профил  в этом случае будет различным и, следовательно, зар д будет так же различным вплоть до смены знака. На его величину на каждом участке профил  сказываетс  также анизотропи 

свойств заготовки. При сн тии суммарного зар да с электродов-поршней вклад в его величину будет различным от разных участков профил , в частности, воздушные зазоры на отдельных участках не позвол ют

сн ть полностью зар ды с этих участков. Величина сн тых участков зар дов будет зависеть от соотношени  величины воздушных зар дов и толщины (высоты) заготовок (как соотношение эквивалентных емкостей).

Следовательно, при измерении сЬз путем сн ти  зар да с поверхности пьезокера- мической заготовки при ее механическом нагруж 1нии с помощью стальных поршней- электродов, измер ема  величина будет зависеть , в частности, от шероховатости ее поверхности.

По соотношению сигналов dU/dSL, где

dU - величина das, полученна  при исполь- зовании стальных поршней-электродов, а

использованием прокладок из м гкого токопровод щего упругого материала, суд т о шероховатости поверхности.

Использование данного способа опре- делени  шероховатости поверхности пьезоэлектрических образцов обеспечивает упрощение и снижение себестоимости процесса измерени  за счет использовани  дополнительной информации, получаемой при измерении пьезомодул  d3a в ходе изготовлени  изделий пьезотехники.

Кроме того повышаетс  производительность способа контрол  при интегрально оценки шероховатости, поскольку отпадает необходимость в осуществлении оценки локальных шероховатостей с последующие усреднением полученных оценок по все поверхности по некоторому критерию, с также расшир ютс  аналитические возможкости данного способа за счет использовани  различных материалов (сталь, графит провод ща  резина и др.) дл  электродов- поршней, распространени  его на динами ческий и статический методы с использованием пьезоэлектрических об разцов с собственными электродами, пол учаемыми различными пут ми (вжиганием напылением, осаждением серебра, никел  меди и др.).

Использование материала типа резины в прокладках дает возможность увеличить эффективную пьезоактивность пьезоэле- ментов как с электродами, так и без электродов и распространить этот эффект на другие издели  пьезотехники.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ измерени  шероховатости поверхности образца, заключающийс  в том, что образец подвергают внешнему воздействию , измер ют сигнал-реакцию исследуемого образца на это воздействие, формируют контрольный сигнал, сравнивают с ним измеренный и по результату сравнени  определ ют величину шероховатости , отличающийс  тем, что, с целью

   0

   5

   упрощени  способа при измерении образца из пьезоэлектрического материала, повышени  чувствительности и снижени  себестоимости , внешнее воздействие осуществл ют в виде механического усили  путем зажати  образца между двум  металлическими поршн ми с заданным усилием, в качестве сигнала-реакции используют возникающий на обеих поверхност х под действием пьезоэффекта электрический сигнал, а формирование контрольного сигнала осуществл ют тем же путем на том же образце посредством использовани  прокладок из м гкого токопровод щего упругого материала, которые размещают между поршн ми и образцом с обеих его сторон.