RU2350901C1 - Способ определения толщины диэлектрического покрытия - Google Patents

Способ определения толщины диэлектрического покрытия

Info

Publication number
RU2350901C1
RU2350901C1 RU2007145960/28A RU2007145960A RU2350901C1 RU 2350901 C1 RU2350901 C1 RU 2350901C1 RU 2007145960/28 A RU2007145960/28 A RU 2007145960/28A RU 2007145960 A RU2007145960 A RU 2007145960A RU 2350901 C1 RU2350901 C1 RU 2350901C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waves
reflected
dielectric coating
thickness
dielectric coat
Prior art date
Application number
RU2007145960/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Гурам Николаевич Ахобадзе (RU)
Гурам Николаевич Ахобадзе
Original Assignee
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
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 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН filed Critical Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Priority to RU2007145960/28A priority Critical patent/RU2350901C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2350901C1 publication Critical patent/RU2350901C1/ru

Links

Landscapes

  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Abstract

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники. Задачей изобретения является упрощение процедуры измерения толщины диэлектрического покрытия. Поставленная задача решается тем, что, используя электромагнитные волны для зондирования диэлектрического покрытия и приема отраженных от границы раздела сред «воздух-диэлектрическое покрытие» волн, зондирование контролируемого покрытия осуществляют под острым углом, дополнительно принимают отраженные от границы раздела сред «диэлектрическое покрытие-металлическая основа» волны, фиксируют максимум интенсивности отраженных от указанных границ раздела «воздух-диэлектрическое покрытие» и «диэлектрическое покрытие-металлическая основа» волн путем варьирования острого угла падения зондирующей волны и угла приема отраженных волн, а в момент достижения этого максимума интенсивности толщину диэлектрического покрытия d определяют по формуле:
Figure 00000005
где n - целое положительное число, λ - длина зондирующей волны, Q - угол падения зондирующей волны. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.
Известен способ, реализуемый емкостным датчиком толщины покрытия (см. И.Чеховской. Контроль толщины эмали на кузове. «Радио» №1, 2004, стр.47), при котором о толщине покрытия эмали на кузове легкового автомобиля судят по изменению емкости двух последовательно включенных конденсаторов, соединенных с измерителем емкости.
Недостатком этого известного способа является контактность датчика с контролируемой поверхностью и погрешность измерения из-за температурных влияний на емкость конденсаторов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип способ определения толщины диэлектрического слоя (см. В.А.Викторов, Б.В.Лункин, А.С.Совлуков. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов, 1989, стр.50). Этот способ, реализуемый указанным устройством, основан на зондировании диэлектрического слоя двумя сигналами с умноженной частотой одного из них и сравнении фаз отраженных от поверхности слоя сигналов с умноженной частотой одного из них. В этой разработке по выходному сигналу фазового детектора судят о толщине диэлектрического слоя.
Недостатком данного фазового способа измерения следует считать сложность определения толщины, связанную с образованием сигналов с умноженной частотой одного из них как при зондировании, так и при сравнении фаз отраженных сигналов.
Задачей заявляемого технического решения является упрощение процедуры измерения толщины диэлектрического покрытия.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения толщины диэлектрического покрытия, нанесенного на металлическую основу, использующем электромагнитные волны для зондирования диэлектрического покрытия и прием отраженных от границы раздела сред «воздух-диэлектрическое покрытие» волн, зондирование контролируемого покрытия осуществляют под острым углом, дополнительно принимают отраженные от границы раздела сред «диэлектрическое покрытие-металлическая основа» волны, фиксируют максимум интенсивности отраженных от указанных границ раздела сред «воздух-диэлектрическое покрытие» и «диэлектрическое покрытие-металлическая основа» волн и в момент достижения этого максимума интенсивности толщину диэлектрического покрытия d определяют по формуле:
Figure 00000001
где n - целое положительное число, λ - длина зондирующей волны, Q - угол падения зондирующей волны.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что при зондировании контролируемого диэлектрического покрытия под острым углом по максимальной величине интенсивности отраженных от границ раздела сред «воздух-диэлектрическое покрытие» и «диэлектрическое покрытие-металлическая основа» волн определяют толщину диэлектрического покрытия, нанесенного на металлическую основу.
Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить поставленную задачу определения толщины диэлектрического покрытия на основе фиксирования и оценки максимума интенсивности отраженных от двух границ раздела сред волн с желаемым техническим результатом, т.е. упрощением процедур образования зондирующих и сравнения отраженных сигналов.
На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.
Устройство, реализующее данное техническое решение, содержит микроволновой генератор электромагнитных колебаний 1, подключенную к его выходу передающую рупорную антенну 2, осуществляющую зондирование слоя диэлектрического покрытия 3, приемную рупорную антенну 4, амплитудный детектор 5, соединенный выходом со входом индикатора 6. На чертеже цифрой 7 обозначена металлическая основа.
Суть предлагаемого способа заключается в следующем. При зондировании диэлектрического покрытия, нанесенного на металлическую основу, электромагнитными волнами могут иметь место отражения волн от первой границы раздела сред «воздух-диэлектрическое покрытие» и второй границы раздела сред «диэлектрическое покрытие-металлическая основа». При этом согласно условию Брэгга-Вульфа (см. Физическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1988, стр.231) максимумы интенсивности отраженных в данном случае волн от указанных выше двух границ раздела сред возникают только в тех направлениях, в которых отраженные от этих границ волны имеют одинаковые фазы. Это возможно, если разность хода между отраженными от двух границ раздела сред волнами, равная 2dsinQ, кратна целому числу длины волны А, т.е. когда справедливо соотношение
Figure 00000002
где d - расстояние между границами раздела двух сред, Q - угол падения (скольжения) зондирующей волны, n - целое положительное число.
Вышеприведенное рассуждение дает возможность использовать условие Брэгга-Вульфа для определения толщины диэлектрического покрытия при его зондировании электромагнитными колебаниями. В соответствии с этим в рассматриваемом случае с определенной точностью можно принимать расстояние d за толщину диэлектрического покрытия. Тогда решение уравнения (1) по d позволит вычислить толщину d по выражению, соответствующему максимуму интенсивности отраженных от двух границ раздела сред волн:
Figure 00000003
Из полученного выражения видно, что при известных значениях n, λ и Q можно определить толщину диэлектрического покрытия.
Из анализа соотношения (1) вытекает, что изменение d (толщины диэлектрического покрытия) нарушает справедливость этого соотношения, т.е. обуславливает уменьшение интенсивности отраженных волн. Поэтому необходимо следить за максимумом интенсивности при изменении толщины диэлектрического покрытия.
В рассматриваемом случае наиболее эффективным по обеспечению максимума интенсивности отраженных волн при изменении толщины d может оказаться параметр Q.
Проиллюстрируем поведение d на числовом примере, например, при двух значениях угла Q=10° и Q=80° (значения острого угла). Пусть λ=8 мм и n=1. Тогда при Q=10° d=23 мм, а при Q=80° d=4 мм. Отсюда следует, что увеличение толщины диэлектрического покрытия сопряжено с уменьшением острого угла и наоборот. Следовательно, при изменении толщины d варьированием острого угла падения зондирующей волны и угла приема отраженных волн можно обеспечить слежение за максимумом интенсивности отраженных волн. Таким образом, при достижении максимума интенсивности отраженных волн по формуле (2) можно определить толщину данного покрытия.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. Электромагнитные волны с выхода микроволнового генератора электромагнитных колебаний 1 поступают в передающую рупорную антенну 2 с возможностью изменения угла падения зондирующей волны. После этого электромагнитные волны под острым углом направляются в сторону диэлектрического покрытия 3, нанесенного на металлическую основу 7. Отраженные волны от первой границы раздела сред «воздух-диэлектрическое покрытие» и второй границы раздела сред «диэлектрическое покрытие-металлическая основа» улавливаются приемной рупорной антенной 4 с возможностью изменения угла приема волн. Далее результирующий сигнал отраженных от двух границ раздела сред волн с приемной антенны поступает на вход амплитудного детектора 5. Здесь возникает продетектированный сигнал в зависимости от фазовых соотношений указанных выше отраженных волн. При совпадении фаз отраженных от двух границ раздела сред волн на выходе амплитудного детектора формируется максимум интенсивности этих отраженных волн, который после отображения в индикаторе 6 используется для вычисления толщины диэлектрического покрытия.
Таким образом, согласно предлагаемому способу на основе фиксирования и оценки максимума интенсивности отраженных волн от двух границ раздела сред можно обеспечить упрощение процедуры измерения толщины диэлектрического покрытия, нанесенного на металлическую основу.

Claims (1)

  1. Способ определения толщины диэлектрического покрытия, нанесенного на металлическую основу, при котором зондируют диэлектрическое покрытие электромагнитными волнами и принимают отраженные от границы раздела сред «воздух - диэлектрическое покрытие» волны, отличающийся тем, что зондирование контролируемого покрытия осуществляют под острым углом к нему, дополнительно принимают отраженные от границы раздела сред «диэлектрическое покрытие - металлическая основа» волны, фиксируют максимум интенсивности отраженных от указанных границ раздела сред «воздух - диэлектрическое покрытие» и «диэлектрическое покрытие - металлическая основа» волн путем варьирования острого угла падения зондирующей волны и угла приема отраженных волн и в момент достижения этого максимума интенсивности толщину диэлектрического покрытия d определяют по формуле
    Figure 00000004

    где n - целое положительное число, λ - длина зондирующей волны, Q - угол падения зондирующей волны.
RU2007145960/28A 2007-12-10 2007-12-10 Способ определения толщины диэлектрического покрытия RU2350901C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007145960/28A RU2350901C1 (ru) 2007-12-10 2007-12-10 Способ определения толщины диэлектрического покрытия

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007145960/28A RU2350901C1 (ru) 2007-12-10 2007-12-10 Способ определения толщины диэлектрического покрытия

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2350901C1 true RU2350901C1 (ru) 2009-03-27

Family

ID=40542970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007145960/28A RU2350901C1 (ru) 2007-12-10 2007-12-10 Способ определения толщины диэлектрического покрытия

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2350901C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452938C1 (ru) * 2010-11-30 2012-06-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Способ определения толщины металлического покрытия
RU2488079C1 (ru) * 2012-03-01 2013-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Способ определения высоты слоя сыпучего материала

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452938C1 (ru) * 2010-11-30 2012-06-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Способ определения толщины металлического покрытия
RU2488079C1 (ru) * 2012-03-01 2013-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Способ определения высоты слоя сыпучего материала

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2011295673B2 (en) Multiphase fluid characterization system
CA3139921A1 (en) Biosensor using array antenna
CN1322335C (zh) 距离测量方法和用于所述方法的装置
CN105607051B (zh) 用于测定fmcw测距装置与目标之间距离的方法
US20190257771A1 (en) Sensor System For Detection Of Material Properties
RU2507506C2 (ru) Свч способ обнаружения и оценки неоднородностей в диэлектрических покрытиях на металле
CN107014447B (zh) 使用宽带系统响应的超声波换能器系统及方法
US11398671B2 (en) Biosensor using array antenna
SE528552C2 (sv) Apparat för bestämning av en dielektrisk funktion användande mikrovågsstrålning i kombination med ultraljudsstrålning
Nichols et al. A non-invasive airborne wave monitor
EP2480865A2 (en) Flow measurement using near field microwaves
JP5932746B2 (ja) 媒質境界の位置計測システム
RU2350901C1 (ru) Способ определения толщины диэлектрического покрытия
RU2365903C1 (ru) Способ измерения влагосодержания и солесодержания нефти
RU156519U1 (ru) Устройство бесконтактного контроля электромагнитных параметров тонких плёнок и наноматериалов
RU2350899C1 (ru) Способ определения толщины диэлектрического покрытия
Weiß et al. A novel method of determining the permittivity of liquids
EP3622285A1 (en) Ultrasonic inspection methods and systems
RU2507505C1 (ru) Способ обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ и устройство для его осуществления
RU2655746C1 (ru) Способ измерения уровня и радиодальномер с частотной модуляцией
RU2748391C1 (ru) Устройство считывания информации с беспроводного датчика на поверхностных акустических волнах
RU2332658C1 (ru) Устройство для измерения толщины диэлектрического покрытия
RU2262658C1 (ru) Способ определения толщины диэлектрического покрытия
RU2723987C1 (ru) Способ обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ и устройство для его осуществления
KR101430694B1 (ko) 초음파 신호 처리를 이용한 두께 측정 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171211