RU2128818C1 - Device for measurement of conducting coating thickness with direct reading - Google Patents

Device for measurement of conducting coating thickness with direct reading Download PDF

Info

Publication number
RU2128818C1
RU2128818C1 RU95100247A RU95100247A RU2128818C1 RU 2128818 C1 RU2128818 C1 RU 2128818C1 RU 95100247 A RU95100247 A RU 95100247A RU 95100247 A RU95100247 A RU 95100247A RU 2128818 C1 RU2128818 C1 RU 2128818C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
generator
converter
frequency
Prior art date
Application number
RU95100247A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95100247A (en
Inventor
Б.И. Капранов
В.Я. Маклашевский
Original Assignee
Войсковая часть 75360
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Войсковая часть 75360 filed Critical Войсковая часть 75360
Priority to RU95100247A priority Critical patent/RU2128818C1/en
Publication of RU95100247A publication Critical patent/RU95100247A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2128818C1 publication Critical patent/RU2128818C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: nondestructive testing. SUBSTANCE: device has generator, eddy-current resonance converter, digital storage unit, analog-to-digital converter, and indicator. Generator frequency control unit introduced into device compensates for reduction of output signal amplitude of eddy-current converter due to time and temperature variations of resonance circuit quality factor. Device also includes analog storage unit, reference level setting unit, unbalance amplifier, and generator amplitude control unit which allows compensation of supply voltage variation. EFFECT: enhanced control efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества и геометрических размеров электромагнитным методом и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где применяются объекты с покрытиями или производится контроль покрытий. The invention relates to non-destructive methods of quality control and geometric dimensions by the electromagnetic method and can be used in all sectors of the economy where objects with coatings are used or coatings are controlled.

Известно устройство для измерения толщины покрытия [1], основанное на измерении магнитного потока вихревых токов, создаваемых в покрытии или подложке с помощью генератора переменного напряжения. A device for measuring the thickness of the coating [1] is known, based on measuring the magnetic flux of eddy currents generated in the coating or substrate using an alternating voltage generator.

Известны способ и устройство для измерения толщины тонкого металлического слоя на проводящей подложке [2] , основанные на измерении тепловых (джоулевых) потерь за счет появления вихревых токов при подводе к измеряемой металлической поверхности магнитопровода, питаемого переменным напряжением. A known method and device for measuring the thickness of a thin metal layer on a conductive substrate [2], based on the measurement of heat (joule) losses due to the appearance of eddy currents when a magnetic circuit supplied with alternating voltage is connected to the measured metal surface.

Известны способ и устройство для измерения толщины тонкопленочного металлического покрытия, нанесенного на проводящую подложку [3], основанные на измерении разбаланса магнитного поля незамкнутного сердечника магнитным полем вихревых токов. A known method and device for measuring the thickness of a thin-film metal coating deposited on a conductive substrate [3], based on measuring the imbalance of the magnetic field of an open core by the magnetic field of eddy currents.

Общим недостатком всех отмеченных устройств является большая погрешность измерения толщины покрытия, обусловленная нестабильностью частоты и напряжения генератора, изменением удельной электрической проводимости материалов основания и покрытия, температурной и временной нестабильностью индуктивных и емкостных элементов преобразователя. A common drawback of all the mentioned devices is the large error in measuring the coating thickness due to the instability of the frequency and voltage of the generator, the change in the electrical conductivity of the base and coating materials, the temperature and time instability of the inductive and capacitive elements of the converter.

Известно устройство [4] , которое с целью повышения точности измерения толщины покрытий содержит три преобразователя: один низкочастотный и два высокочастотных. Низкочастотный преобразователь используется для получения информации о толщине покрытия и электропроводящих свойствах основания. Первый высокочастотный преобразователь служит для получения информации об электропроводящих свойствах покрытия, второй высокочастотный преобразователь - о величине зазора между преобразователем и покрытием. Устройство позволяет исключить влияние на результат измерения электропроводящих свойств основания и покрытия. Недостатком устройства является большая погрешность из-за температурной и временной нестабильности индуктивных и емкостных элементов преобразователей. A device [4] is known which, in order to increase the accuracy of measuring the thickness of coatings, contains three transducers: one low-frequency and two high-frequency. A low-frequency converter is used to obtain information about the thickness of the coating and the conductive properties of the base. The first high-frequency converter serves to obtain information about the electrically conductive properties of the coating, the second high-frequency converter - about the size of the gap between the converter and the coating. The device allows to exclude the influence on the measurement result of the conductive properties of the base and coating. The disadvantage of this device is a large error due to the temperature and time instability of inductive and capacitive elements of the converters.

Наиболее близким по техническим решениям к предлагаемому изображению является устройство для измерения толщины покрытий [5], содержащее преобразователь, генератор переменного напряжения, детектор и индикатор, причем вход возбуждения преобразователя соединен с выходом генератора, выход преобразователя соединен со входом детектора, а выход детектора - с индикатором. The closest technical solutions to the proposed image is a device for measuring the thickness of the coatings [5], containing a transducer, an alternating voltage generator, a detector and an indicator, wherein the excitation input of the transducer is connected to the output of the generator, the output of the transducer is connected to the input of the detector, and the output of the detector is connected to indicator.

Недостатком этого устройства является большая погрешность при измерении толщины покрытия за счет временного и температурного изменения индуктивности и емкости колебательного воздуха преобразователя и нестабильности частоты и амплитуды сигналов возбуждающего генератора. The disadvantage of this device is the large error in measuring the thickness of the coating due to temporary and temperature changes in the inductance and capacity of the oscillatory air of the converter and the instability of the frequency and amplitude of the signals of the exciting generator.

Цель настоящего изобретения - повышение точности измерения. The purpose of the present invention is to improve the accuracy of measurement.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения толщины проводящего покрытия, содержащее преобразователь, генератор, пиковый амплитудный детектор, индикатор, дополнительно снабжено блоком управления частотой, первым блоком памяти, усилителем разбаланса, блоком управления амплитудой, блоком задания опорного уровня, аналого-цифровым преобразователем и вторым, предварительно запрограммированным, блоком памяти, причем вход возбуждения преобразователя соединен с выходом генератора, первый управляющий вход генератора соединен с выходом блока управления частотой, вход преобразователя соединен со входом пикового амплитудного детектора, выход пикового амплитудного детектора - со входом первого блока памяти и входом аналого-цифрового преобразователя, выход первого блока памяти соединен с первым входом усилителя разбаланса, второй вход которого соединен с выходом блока задания опорного уровня, выход усилителя разбаланса соединен со входом блока управления амплитудой, выход которого соединен со вторым управляющим входом генератора, цифровой выход АЦП соединен с адресным входом второго, предварительно запрограммированного, блока памяти, выход которого соединен со входом индикатора. This goal is achieved in that the device for measuring the thickness of the conductive coating, comprising a converter, a generator, a peak amplitude detector, an indicator, is further provided with a frequency control unit, a first memory unit, an unbalance amplifier, an amplitude control unit, a reference level setting unit, an analog-to-digital converter and a second, pre-programmed, memory unit, the drive excitation input being connected to the generator output, the first control input of the generator connecting is connected to the output of the frequency control unit, the input of the converter is connected to the input of the peak amplitude detector, the output of the peak amplitude detector is connected to the input of the first memory unit and the input of the analog-to-digital converter, the output of the first memory unit is connected to the first input of the unbalance amplifier, the second input of which is connected to the output reference level reference unit, the output of the unbalance amplifier is connected to the input of the amplitude control unit, the output of which is connected to the second control input of the generator, the digital output of the ADC is connected It is connected with the address input of the second, preprogrammed, memory block, the output of which is connected to the indicator input.

На фиг. 1 изображена схема устройства для измерения толщины покрытия с непосредственным отсчетом; на фиг. 2 - частотные зависимости амплитуды напряжения на колебательном контуре для разных температур; на фиг. 3 - схема и временные диаграммы напряжения на выходе пикового амплитудного детектора. In FIG. 1 shows a diagram of a device for measuring the thickness of a coating with a direct reference; in FIG. 2 - frequency dependences of the amplitude of the voltage on the oscillatory circuit for different temperatures; in FIG. 3 is a diagram and timing diagrams of the voltage at the output of the peak amplitude detector.

Устройство для контроля толщины покрытия с непосредственным отсчетом содержит преобразователь 1, генератор 2, блок управления частотой 3, пиковый амплитудный детектор 4, первый блок памяти 5, усилитель разбаланса 6, блок задания опорного уровня 7, блок управления амплитудой 8, аналого-цифровой преобразователь 9, второй, предварительно запрограммированный, блок памяти 10, индикатор 11, причем вход возбуждения преобразователя 1 соединен с выходом генератора 2, первый управляющий вход генератора 2 соединен с выходом блока управления частотой 3, выход преобразователя 1 соединен со входом пикового амплитудного детектора 4 - со входом первого блока памяти 5 и входом АЦП 9, выход первого блока памяти 5 соединен с первым входом усилителя разбаланса 6, второй вход которого соединен с выходом блока задания опорного уровня 7, выход усилителя разбаланса 6 соединен со входом блока управления амплитудой 8, выход которого соединен со вторым управляющим входом генератора 2, цифровой выход АЦП 9 соединен с входом второго, предварительно запрограммированного блока памяти 10, выход данных которого соединен со входом индикатора 11. A device for monitoring the coating thickness with a direct reference contains a converter 1, a generator 2, a frequency control unit 3, a peak amplitude detector 4, a first memory unit 5, an unbalance amplifier 6, a reference level setting unit 7, an amplitude control unit 8, an analog-to-digital converter 9 , the second, pre-programmed, memory unit 10, indicator 11, and the excitation input of the converter 1 is connected to the output of the generator 2, the first control input of the generator 2 is connected to the output of the frequency control unit 3, output d converter 1 is connected to the input of the peak amplitude detector 4 - with the input of the first memory block 5 and the input of the ADC 9, the output of the first memory block 5 is connected to the first input of the unbalance amplifier 6, the second input of which is connected to the output of the reference unit 7, the output of the unbalance amplifier 6 is connected to the input of the amplitude control unit 8, the output of which is connected to the second control input of the generator 2, the digital output of the ADC 9 is connected to the input of the second, pre-programmed memory unit 10, the data output of which is connected en with indicator input 11.

Устройство работает следующим образом:
Генератор 2 возбуждает в колебательном контуре преобразователя 1 вынужденные колебания. Амплитуда переменного напряжения на контуре определяется его добротностью и отклонением частоты генератора fг от резонансной частоты

Figure 00000002

В известном устройстве [5] частота генератора fг постоянна и выбирается равной резонансной частоте колебательного контура f0. Однако, вследствие временных и температурных изменений fг, индуктивности L и емкости C контура преобразователя происходит взаимное смещение частот fг и f0. Это приводит к уменьшению амплитуды переменного напряжения на контуре. А так как о толщине измеряемого покрытия судят по уменьшению добротности колебательного контура преобразователя, то уменьшение амплитуды воспринимается как увеличение толщины покрытия. То есть в результат измерения толщины покрытия вносится погрешность.The device operates as follows:
The generator 2 excites forced oscillations in the oscillatory circuit of the converter 1. The amplitude of the alternating voltage on the circuit is determined by its quality factor and the deviation of the generator frequency f g from the resonant frequency
Figure 00000002

In the known device [5], the frequency of the generator f g is constant and is chosen equal to the resonant frequency of the oscillatory circuit f 0 . However, due to temporary and temperature changes f g , inductance L and capacitance C of the converter circuit, a mutual shift of frequencies f g and f 0 occurs. This leads to a decrease in the amplitude of the alternating voltage on the circuit. And since the thickness of the measured coating is judged by the decrease in the quality factor of the oscillatory circuit of the transducer, the decrease in amplitude is perceived as an increase in the thickness of the coating. That is, an error is introduced into the measurement result of the coating thickness.

При добротности резонансного контура преобразователя Q = 50 и средней резонансной частоте f0 = 80 кГц ширина его резонансной характеристики составит

Figure 00000003
1,6 кГц, то есть при отклонении частоты генератора fг на ± 0,8 кГц амплитуда напряжения на контуре уменьшится на 50% от максимума, имеющего место при fг = f0. Для поддержания постоянства амплитуды на контуре с точностью ±0,5% отклонение частоты генератора fг от резонансной частоты f0 не должно превышать ± 96 Гц, что составляет ± 0,12%.When the quality factor of the resonant circuit of the transducer Q = 50 and the average resonant frequency f 0 = 80 kHz, the width of its resonant characteristic is
Figure 00000003
1.6 kHz, that is, when the oscillator frequency deviates f g by ± 0.8 kHz, the voltage amplitude on the circuit decreases by 50% from the maximum that occurs when f g = f 0 . To maintain a constant amplitude on the circuit with an accuracy of ± 0.5%, the deviation of the oscillator frequency f g from the resonant frequency f 0 should not exceed ± 96 Hz, which is ± 0.12%.

К такому же результату приводят временные и температурные изменения индуктивности L и емкости C. Выполнение условия поддержания постоянства амплитуды напряжения на колебательном контуре с точностью ± 0,5%, требует, чтобы отклонения L и C не превышали ± 0,05%. В широком диапазоне рабочих температур такие требования обеспечить невозможно. Применение прецизионных элементов позволяет в диапазоне температур от -30 до 50oC обеспечить стабильность L и C в пределах ± 0,08% и ± 0,4% соответственно. Минимальное значение TKL для катушек с сердечниками составляет ± 10 • 10-6, минимальное значение TKE составляет ± 50 • 10-6 [6]). При таких параметрах среднее расхождение fг и f0 в отмеченном диапазоне температур составляет

Figure 00000004

где Δfг - частотное расхождение, обусловленное нестабильностью частоты генератора. Для генераторов без кварцевого резонатора стабильность частоты δf не лучше, чем 1 • 10-5
Figure 00000005
Это дает в диапазоне температур Δf = 64 Гц [6].Temporary and temperature changes in the inductance L and capacitance C lead to the same result. Satisfying the condition that the voltage amplitude on the oscillatory circuit is constant with an accuracy of ± 0.5% requires that the deviations L and C do not exceed ± 0.05%. In a wide range of operating temperatures, such requirements cannot be ensured. The use of precision elements allows in the temperature range from -30 to 50 o C to ensure the stability of L and C within ± 0.08% and ± 0.4%, respectively. The minimum TKL for coils with cores is ± 10 • 10 -6 , the minimum TKE is ± 50 • 10 -6 [6]). With these parameters, the average discrepancy f g and f 0 in the marked temperature range is
Figure 00000004

where Δf g is the frequency discrepancy due to the instability of the frequency of the generator. For oscillators without a quartz resonator, the frequency stability δf is no better than 1 • 10 -5
Figure 00000005
This gives in the temperature range Δf = 64 Hz [6].

ΔfL - частотное расхождение, обусловленное температурными изменениями индуктивности L0. В рабочем диапазоне температур δL = ± 0,08%, что дает

Figure 00000006
0,27% или ΔfL = 211 Гц.Δf L is the frequency discrepancy due to temperature changes in the inductance L 0 . In the operating temperature range, δL = ± 0.08%, which gives
Figure 00000006
0.27% or Δf L = 211 Hz.

ΔfC - частотное расхождение, обусловленное температурными изменениями емкости C. В рабочем диапазоне температур δC = ± 0,4%, что дает ΔfC = 504 Гц. Полное частотное расхождение составит 550 Гц.Δf C is the frequency discrepancy due to temperature changes in capacitance C. In the operating temperature range, δC = ± 0.4%, which gives Δf C = 504 Hz. The total frequency difference is 550 Hz.

Такое отклонение частот питания и резонанса приведет к уменьшению амплитуды напряжения на контуре на 5,3%. Such a deviation of the supply and resonance frequencies will lead to a decrease in the amplitude of the voltage across the circuit by 5.3%.

Следовательно, в рабочем диапазоне температур в измерение амплитуды напряжения на контуре вносится погрешность ± 2,6%. Therefore, in the operating temperature range, an error of ± 2.6% is introduced into the measurement of the voltage amplitude on the circuit.

В предлагаемом устройстве частота генератора принудительно изменяется от fmin до fmax, причем

Figure 00000007

Figure 00000008

где f0 - резонансная частота колебательного контура в середине рабочего диапазона температур и центральная частота генератора;
ΔL = δL•Lo - максимальное отклонение индуктивности в рабочем диапазоне температур;
ΔC = δC•Co - максимальное отклонение емкости в рабочем диапазоне температур.In the proposed device, the frequency of the generator forcibly changes from f min to f max , and
Figure 00000007

Figure 00000008

where f 0 is the resonant frequency of the oscillatory circuit in the middle of the operating temperature range and the center frequency of the generator;
ΔL = δL • L o - the maximum deviation of the inductance in the operating temperature range;
ΔC = δC • C o - the maximum deviation of the capacitance in the operating temperature range.

В этом случае частоте генератора всегда будет проходить через резонанс колебательного контура преобразователя и амплитуда напряжения на контуре будет изменяться в соответствии с фиг. 2. In this case, the frequency of the generator will always pass through the resonance of the oscillatory circuit of the converter and the amplitude of the voltage across the circuit will change in accordance with FIG. 2.

В середине рабочего диапазона температур амплитуда напряжения на контуре будет иметь максимум U 0 max при частоте генератора, равной f0 (кривая 1).In the middle of the operating temperature range, the voltage amplitude on the circuit will have a maximum of U 0 max at a generator frequency equal to f 0 (curve 1).

При температурных изменениях L и C резонансная частота контура изменится, но за счет сканирования частотой генератора резонанс будет вновь обнаружен, только на другой частоте, например на f1 (кривая 2). Амплитуда напряжения на контуре при новом резонансе U 1 max будет практически равна f0. Из [6] добротность контура

Figure 00000009

где r - активное сопротивление катушки индуктивности.With temperature changes of L and C, the resonant frequency of the circuit will change, but due to scanning by the frequency of the generator, the resonance will be detected again, only at a different frequency, for example, f 1 (curve 2). The amplitude of the voltage on the circuit with a new resonance U 1 max will be almost equal to f 0 . From [6] the quality factor of the circuit
Figure 00000009

where r is the active resistance of the inductor.

Отсюда относительное изменение добротности Q вследствие изменений L и C можно выразить как

Figure 00000010

где
Figure 00000011
относительное изменение добротности из-за флуктуаций индуктивности L;
Figure 00000012
- относительное изменение добротности Q из-за флуктуаций емкости L.Hence the relative change in the quality factor Q due to changes in L and C can be expressed as
Figure 00000010

Where
Figure 00000011
relative change in the quality factor due to fluctuations in the inductance L;
Figure 00000012
- the relative change in the quality factor Q due to fluctuations in the capacitance L.

При отмеченных значениях δL = 0,08% и δC = 0,4% получим δQL = 0,04% и δQC = 0,2%, что дает δQ = 0,204%. Следовательно U 1 max будет отличаться от U 0 max также на 0,204%.With the noted values of δL = 0.08% and δC = 0.4%, we obtain δQ L = 0.04% and δQ C = 0.2%, which gives δQ = 0.204%. Hence U 1 max will be different from U 0 max also by 0.204%.

В предлагаемом устройстве измеряется напряжение на выходе пикового амплитудного детектора 4, равное Umax в каждом цикле сканирования по частоте. Следовательно предложенное устройство обладает на порядок меньшей погрешностью (0,204% по сравнению с 2,6%), связанной с температурными и временными изменениями fг, L и C, по сравнению с прототипом.In the proposed device, the voltage at the output of the peak amplitude detector 4 is measured, equal to U max in each frequency scanning cycle. Therefore, the proposed device has an order of magnitude smaller error (0.204% compared with 2.6%) associated with temperature and time changes in f g , L and C, compared with the prototype.

Другой источник погрешностей - изменений выходного напряжения генератора 2, приводящее к изменению Umax в каждом цикле сканирования. Для устранения этой погрешности служит цепь, состоящая из первого блока памяти 5 с длительным временем запоминания (например, аналоговое запоминающее устройство с большой постоянной времени), блока задания опорного уровня 7, усилителя разбаланса 6, блока управления амплитудой генератора 8.Another source of errors is changes in the output voltage of generator 2, leading to a change in U max in each scan cycle. To eliminate this error, a circuit consisting of the first memory block 5 with a long memory time (for example, an analog memory device with a large time constant), a reference level setting unit 7, an imbalance amplifier 6, and an amplitude control unit for the generator 8 is used.

Цепь работает следующим образом. The circuit operates as follows.

Изменение выходного напряжения генератора 2, скорость которых определяется скоростью температурных изменений окружающей среды и скоростью изменения температуры измерительного преобразователя, вызванной изменением температуры окружающей среды, создают медленные (с постоянной времени более 1 минуты) изменения амплитуды напряжения на контуре преобразователя 1 при резонансе (Umax). Вследствие этого напряжение на выходе пикового амплитудного детектора 4 также будет медленно изменяться. Аналоговый блок памяти 5 имеет большую постоянную времени и на его выходе выделится только медленная составляющая изменений амплитуды напряжения на контуре. Это приведет к появлению разности напряжений между входами усилителя разбаланса 6. Величина опорного напряжения на выходе блока задания опорного уровня 7 выбирается таким образом, чтобы амплитуды переменного напряжения, снимаемого с контура преобразователя 1 и подаваемого на вход пикового амплитудного детектора 4 не превышала максимума рабочего участка входной характеристики детектора.The change in the output voltage of the generator 2, the speed of which is determined by the rate of temperature changes in the environment and the rate of change of the temperature of the measuring transducer caused by the change in ambient temperature, creates slow (with a time constant of more than 1 minute) changes in the voltage amplitude on the circuit of the transducer 1 at resonance (U max ) . As a result, the voltage at the output of the peak amplitude detector 4 will also slowly change. The analog memory unit 5 has a large time constant and only the slow component of the changes in the voltage amplitude on the circuit is allocated at its output. This will lead to the appearance of a voltage difference between the inputs of the unbalance amplifier 6. The value of the reference voltage at the output of the reference level reference unit 7 is selected so that the amplitudes of the alternating voltage taken from the circuit of the converter 1 and supplied to the input of the peak amplitude detector 4 does not exceed the maximum of the working section of the input detector characteristics.

Эта разность усиливается усилителем разбаланса 6 и поступает на блок управления амплитудой генератора 8, который уменьшит (например, за счет уменьшения напряжения питания генератора 2) выходное напряжение генератора до первоначального значения. Таким образом, амплитуда выходного напряжения генератора 2 поддерживается постоянной и независимой от изменения рабочей температуры. This difference is amplified by an imbalance amplifier 6 and fed to the amplitude control unit of the generator 8, which will reduce (for example, by reducing the supply voltage of the generator 2) the output voltage of the generator to its original value. Thus, the amplitude of the output voltage of the generator 2 is maintained constant and independent of changes in operating temperature.

Напряжение на выходе пикового амплитудного детектора 4 содержит как быструю составляющую (информационную), так и медленную (температурную). Пиковый амплитудный детектор 4 представляет собой устройство, имеющее разные времена заряда и разряда. На фиг. 3,а приведена одна из возможных схем пикового детектора. Входное переменное напряжение поступает на накопитель (конденсатор C) через диод VD1. Конденсатор C заряжается через сопротивление, состоящее из Rq (открытого) и RВн источника сигнала. Источник сигнала (усилитель, передающий напряжение с контура преобразователя) имеет малое внутреннее сопротивление, диод VDI в прямом направлении также имеет малое сопротивление. Поэтому время заряда конденсатора C мало и за время действия входного сигнала он заряжается до амплитудного значения. Когда амплитуда напряжения на контуре начинает уменьшаться (при переходе через резонанс), то разность напряжений между UC и входным сигналом становится отрицательной и диод VDI закрывается. После этого момента диод VDI начинает разряжаться. Но разряд проходит через сопротивление, состоящее из параллельно включенных: обратного сопротивления диода VDI, резистора R, утечки конденсатора Rут и входного сопротивления следующего каскада Rвх. Все эти сопротивления имеют большую величину, что обеспечивает постоянную времени разряда 1 мин и более. Для подготовки детектора к следующему циклу измерения конденсатор C разряжается с помощью ключа K, которые замыкаются в конце цикла сканирования по частоте (момент t2 фиг. 3,б), что не вносит каких-либо погрешностей в измерение амплитуды.The voltage at the output of the peak amplitude detector 4 contains both a fast component (information) and a slow (temperature) component. Peak amplitude detector 4 is a device having different charge and discharge times. In FIG. 3a, one of the possible peak detector circuits is shown. The input AC voltage is supplied to the drive (capacitor C) through the diode VD1. The capacitor C is charged through a resistance consisting of R q (open) and R Vn the signal source. The signal source (an amplifier that transmits voltage from the converter circuit) has a low internal resistance, the VDI diode in the forward direction also has a low resistance. Therefore, the charge time of the capacitor C is small and during the duration of the input signal, it is charged to the amplitude value. When the voltage amplitude on the circuit begins to decrease (when passing through the resonance), then the voltage difference between U C and the input signal becomes negative and the VDI diode closes. After this moment, the VDI diode begins to discharge. But the discharge passes through a resistance consisting of in parallel connected: the reverse resistance of the diode VDI, the resistor R, the leakage of the capacitor R ut and the input resistance of the next stage R in . All these resistances are large, which provides a constant discharge time of 1 min or more. To prepare the detector for the next measurement cycle, the capacitor C is discharged using the key K, which are closed at the end of the frequency scanning cycle (moment t 2 of Fig. 3, b), which does not introduce any errors in the amplitude measurement.

Быстрые изменения напряжения на выходе пикового амплитудного детектора 4, связанные с процессом измерения и происходящие при установке измерительного преобразователя на контролируемый объект и имеющие постоянную времени порядка Ic при полном времени измерения 5с, поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 9. На его цифровом выходе формируется цифровой код, соответствующий изменению напряжения на контуре в момент резонанса Umax покрытием.Rapid changes in the voltage at the output of the peak amplitude detector 4, associated with the measurement process and occurring when the measuring transducer is mounted on a controlled object and having a time constant of the order of Ic at a total measurement time of 5 s, are input to an analog-to-digital converter 9. A digital output is generated on its digital output code corresponding to the change in voltage on the circuit at the time of resonance U max coating.

Функциональная зависимость между Umax и толщиной покрытия нелинейная. Поэтому непосредственный вывод на индикатор 11 значения Umax требует перевода зарегистрированного значения Umax в единицы толщины покрытия (например, микроны).The functional relationship between U max and coating thickness is non-linear. Therefore, the direct conclusion to the indicator 11 of the value of U max requires the translation of the recorded value of U max in units of coating thickness (for example, microns).

Такая операция перевода выполняется по градуировочному графику и вносит дополнительную погрешность. Для исключения погрешности операции перевода относительных показаний в единицы толщины покрытия в предлагаемом устройстве цифровой код Umax с выхода аналого-цифрового преобразователя 9 поступает на адресный вход второго (цифрового) блока памяти 10. В этот блок памяти предварительно заносится снятая по набору достаточного большого числа эталонных образцов зависимость между Umax и толщиной покрытий. Причем при программировании значения толщины покрытия даются на вход данных, а при работе значения Umax поступают на адресный вход, выбирая ячейку памяти, в которой записано соответствующее данному Umax значение толщины покрытия. Это значение толщины покрытия индицируется индикатором 11.Such a translation operation is performed according to the calibration schedule and introduces an additional error. To eliminate the error of the operation of translating relative readings into units of coating thickness in the proposed device, the digital code U max from the output of the analog-to-digital converter 9 is fed to the address input of the second (digital) memory block 10. This memory block is preliminarily recorded with a set of a sufficiently large number of reference samples dependence between U max and coating thickness. Moreover, when programming, the values of the coating thickness are given to the data input, and during operation, the values of U max are transmitted to the address input by selecting a memory cell in which the coating thickness corresponding to the given U max is recorded. This value of the coating thickness is indicated by indicator 11.

Таким образом, данное устройство позволяет уменьшить погрешность измерения толщины покрытия за счет возбуждения колебательного контура преобразователя напряжением изменяющейся частоты, стабилизации с большой постоянной времени выходного напряжения пикового амплитудного детектора и автоматического перевода максимальной амплитуды напряжения на контуре в единицы толщины покрытия с помощью предварительно запрограммированного блока памяти. Thus, this device allows to reduce the error of measuring the coating thickness due to the excitation of the oscillatory circuit of the converter by a voltage of varying frequency, stabilization of the peak amplitude detector with a large time constant and automatic conversion of the maximum voltage amplitude on the circuit to units of the coating thickness using a pre-programmed memory unit.

Использованные источники информации
1. А.с. N 1186936, 23.10.85, G 01 B 7/06.
Used sources of information
1. A.S. N 1186936, 10.23.85, G 01 B 7/06.

2. Заявка Франции N 2572175, 25.04.86, G 01 B 7/06. 2. Application of France N 2572175, 04.25.86, G 01 B 7/06.

3. Заявка ЕПВ N 0179720, 30.04.86, G 01 B 7/10, 7/02. 3. Application EPO N 0179720, 04/30/86, G 01 B 7/10, 7/02.

4. А.с. N 932206, 30.05.82, G 01 B 7/06, G 01 N 27/90. 4. A.S. N 932206, 05.30.82, G 01 B 7/06, G 01 N 27/90.

5. Заявка ЕПВ N 0178916, 23.04.86, G 01 B 7/06. 5. Application EPO N 0178916, 04/23/86, G 01 B 7/06.

6. Г.Д. Фрумкин. Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Высшая школа, 1985. 6. G.D. Frumkin. Calculation and design of electronic equipment. - M.: Higher School, 1985.

Claims (1)

Устройство для измерения толщины проводящего покрытия с непосредственным отсчетом, содержащее преобразователь, генератор, пиковый амплитудный детектор и индикатор, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком управления частотой, первым блоком памяти, усилителем разбаланса, блоком задания опорного уровня, блоком управления амплитудой, аналого-цифровым преобразователем и вторым, предварительно запрограммированным, блоком памяти, причем вход возбуждения преобразователя соединен с выходом генератора, первый управляющий вход генератора соединен с выходом блока управления частотой, выход преобразователя соединен со входом пикового амплитудного детектора, выход пикового амплитудного детектора - с входом первого блока памяти и входом аналого-цифрового преобразователя, выход первого блока памяти соединен с первым входом усилителя разбаланса, второй вход которого соединен с выходом блока задания опорного уровня, выход усилителя разбаланса соединен с вторым управляющим входом генератора, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя соединен с адресным входом второго, предварительно запрограммированного, блока памяти, выход данных которого соединен с входом индикатора. A device for measuring the thickness of a conductive coating with a direct reference, containing a converter, a generator, a peak amplitude detector and an indicator, characterized in that it is additionally equipped with a frequency control unit, a first memory unit, an unbalance amplifier, a reference level setting unit, an amplitude control unit, analog a digital converter and a second, pre-programmed, memory unit, the drive excitation input being connected to the generator output, the first control input d of the generator is connected to the output of the frequency control unit, the output of the converter is connected to the input of the peak amplitude detector, the output of the peak amplitude detector is connected to the input of the first memory block and the input of the analog-to-digital converter, the output of the first memory block is connected to the first input of the unbalance amplifier, the second input of which is connected with the output of the reference level reference unit, the output of the unbalance amplifier is connected to the second control input of the generator, the digital output of the analog-to-digital converter is connected to the address the input of the second, pre-programmed, memory block, the data output of which is connected to the indicator input.
RU95100247A 1995-01-10 1995-01-10 Device for measurement of conducting coating thickness with direct reading RU2128818C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95100247A RU2128818C1 (en) 1995-01-10 1995-01-10 Device for measurement of conducting coating thickness with direct reading

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95100247A RU2128818C1 (en) 1995-01-10 1995-01-10 Device for measurement of conducting coating thickness with direct reading

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95100247A RU95100247A (en) 1996-10-27
RU2128818C1 true RU2128818C1 (en) 1999-04-10

Family

ID=20163817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95100247A RU2128818C1 (en) 1995-01-10 1995-01-10 Device for measurement of conducting coating thickness with direct reading

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2128818C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU95100247A (en) 1996-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4526043B2 (en) Measuring apparatus and measuring method for measuring dielectric properties of products, in particular humidity and / or density
JP4660558B2 (en) Measuring devices and methods for recognizing foreign objects in products, especially tobacco, cotton or other textile products
GB2054867A (en) Eddy-current distance measuring apparatus
RU2128818C1 (en) Device for measurement of conducting coating thickness with direct reading
US2824281A (en) Method and apparatus for measuring thickness
US4812758A (en) Method of operating an amorphous-magnetic-alloy sensor
RU2115115C1 (en) Process of detection of gas-saturated layers on titanium alloys and device for its implementation
RU2747916C1 (en) Method for vortex measurement of physical and mechanical parameters
SU1022078A1 (en) Device for measuring distribution in electric potential
JPH0287053A (en) Method for determining characteristic value of hf-oscillator and circuit device
RU2044312C1 (en) Eddy-current measuring device
RU2213934C2 (en) Displacement meter
CN85102388B (en) Eddy current mode displacement transducer with high precision and high sensitivity
RU2122727C1 (en) Eddy-current flaw detector
SU1083104A1 (en) Method of measuring specific electrical conductivity of non-ferromagnetic objects
SU714238A1 (en) Vibratory viscosimeter
SU853517A1 (en) Electromagnetic thickness meter
SU1001241A1 (en) Method of measuring critical magnetic fields in superconductors
KR920002179B1 (en) Method and apparatus for detecting flaw with eddy current
Jimbo Measurement of frequency
SU1165961A1 (en) Device for measuring specific resistance of non-magnetic materials
RU2073232C1 (en) Eddy current defectoscope and method for it tuning
SU721737A1 (en) Device for eddy-current inspection of conducting media
SU1663400A1 (en) Metalic coating thickness measuring device
SU1534391A1 (en) Method of checking quality of articles made of hard alloys