RU2647180C1 - Coating thickness measuring device - Google Patents

Coating thickness measuring device Download PDF

Info

Publication number
RU2647180C1
RU2647180C1 RU2017108602A RU2017108602A RU2647180C1 RU 2647180 C1 RU2647180 C1 RU 2647180C1 RU 2017108602 A RU2017108602 A RU 2017108602A RU 2017108602 A RU2017108602 A RU 2017108602A RU 2647180 C1 RU2647180 C1 RU 2647180C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplifier
transformer
photodiode
thickness
coating thickness
Prior art date
Application number
RU2017108602A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Гурам Николаевич Ахобадзе
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2017108602A priority Critical patent/RU2647180C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2647180C1 publication Critical patent/RU2647180C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to instrumentation. Technical result is achieved by the fact that in the of coating thickness measuring device, comprising a sensor in the form of a transformer with primary and secondary windings, connected via a primary winding to an alternating current source, and a recorder, a first amplifier, a light emission source, a photodiode and a second amplifier are forced into application, the secondary winding of the transformer through the first amplifier is connected to a light source, the photodiode is connected to the recorder through the second amplifier, the output of the latter is the output of the device.
EFFECT: technical result is higher accuracy of coating thickness measurements.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для автоматизации технологических процессов и управления ими.The invention relates to instrumentation and can be used to automate technological processes and manage them.

Известно устройство для измерения толщины немагнитных покрытий на ферромагнитных изделиях (RU 2160427 С2, 10.12.2000), содержащее упругую растяжку и первый постоянный магнит, помещенный с заданным зазором от поверхности изделия, магнитную систему в виде второго постоянного магнита и магнитопровода с рабочим зазором, механически переключаемым двухпозиционным шунтом, плоскую измерительную катушку, установленную неподвижно в рабочем зазоре, ферромагнитную пластину, закрепленную на упругой растяжке, и частотомер. В данном устройстве измерение толщины немагнитных покрытий сводится к вычислению частоты наводимой в измерительной катушке ЭДС индукции за счет возбуждающихся свободных поперечных колебаний в механической колебательной системе «ферромагнитная пластина».A device for measuring the thickness of non-magnetic coatings on ferromagnetic products (RU 2160427 C2, 10.12.2000), containing elastic stretching and a first permanent magnet placed with a given clearance from the surface of the product, a magnetic system in the form of a second permanent magnet and a magnetic circuit with a working gap, mechanically switchable two-position shunt, a flat measuring coil mounted motionless in the working gap, a ferromagnetic plate mounted on an elastic stretch, and a frequency meter. In this device, the measurement of the thickness of non-magnetic coatings is reduced to calculating the frequency of induction induced in the measuring coil of the EMF due to the excited free transverse vibrations in the "ferromagnetic plate" mechanical vibrational system.

Недостатком этого устройства можно считать конструктивно-технологическую сложность.The disadvantage of this device can be considered structural and technological complexity.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является принятый автором за прототип индуктивный толщиномер гальванического покрытия (см. Информационно-измерительная техника и электроника. Учебник. Под редакцией Г.Г. Раннева. Издательство «Академия», 2007, стр. 423). Этот преобразователь представляет собой трансформатор с разомкнутой магнитной цепью, магнитный поток которого замыкается через контролируемое покрытие. Величина магнитного потока трансформатора при заданной магнитодвижущей силе (МДС) первичной обмотки зависит от толщины ее покрытия, следовательно, индуцированная во вторичной обмотке электродвижущая сила (ЭДС) будет функцией толщины покрытия.The closest technical solution to the proposed device is the inductive galvanic coating thickness gauge adopted by the author for the prototype (see Information Measuring Technique and Electronics. Textbook. Edited by GG Rannev. Akademiya Publishing House, 2007, p. 423). This converter is an open-circuit magnetic transformer whose magnetic flux is closed through a controlled coating. The magnitude of the magnetic flux of the transformer at a given magnetomotive force (MDS) of the primary winding depends on the thickness of its coating, therefore, the electromotive force (EMF) induced in the secondary winding will be a function of the thickness of the coating.

Недостатком данного толщиномера является невысокая точность измерения из-за влияния температуры окружающей среды на работу измерительной цепи преобразователя и нестабильность в измерении амплитуды электродвижущейся силы вторичной обмотки трансформатора.The disadvantage of this thickness gauge is the low accuracy of the measurement due to the influence of ambient temperature on the operation of the measuring circuit of the transducer and instability in the measurement of the amplitude of the electromotive force of the secondary winding of the transformer.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности измерения толщины покрытий.The technical result of the proposed technical solution is to increase the accuracy of measuring the thickness of the coatings.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения толщины покрытий содержит чувствительный элемент в виде трансформатора с первичной и вторичной обмотками, соединенный посредством первичной обмотки с источником переменного тока, и регистратор, в устройство введены первый усилитель, источник светового излучения, фотодиод и второй усилитель, причем вторичная обмотка трансформатора через первый усилитель подключена к источнику светового излучения, фотодиод через второй усилитель соединен с регистратором, выход последнего является выходом устройства.The technical result is achieved by the fact that the device for measuring the thickness of the coatings contains a sensitive element in the form of a transformer with primary and secondary windings, connected by means of the primary winding to an AC source, and a recorder, the first amplifier, a light source, a photodiode and a second amplifier are introduced into the device, moreover, the secondary winding of the transformer through the first amplifier is connected to a light source, the photodiode through the second amplifier is connected to the registrar, the output after day is the output of the device.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что воздействие ЭДС вторичной обмотки трансформатора на источник светового излучения и облучение световым потоком этого источника излучения фотодиода дают возможность по величине тока фотодиода измерить толщину покрытий.The essence of the claimed invention, characterized by a combination of the above features, is that the effect of the emf of the secondary winding of the transformer on the light source and irradiation with the light flux of this radiation source of the photodiode make it possible to measure the coating thickness by the magnitude of the photodiode current.

Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить задачу измерения толщины покрытий на основе определения тока работающего в генераторном режиме фотодиода с желаемым техническим результатом, т.е. повышением точности измерения толщины покрытий.The presence in the inventive method of a combination of the listed existing features allows us to solve the problem of measuring the thickness of the coatings based on determining the current of the photodiode operating in the generator mode with the desired technical result, i.e. increasing the accuracy of measuring the thickness of the coatings.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.

Данное устройство содержит источник переменного тока 1, чувствительный элемент 2, первый усилитель 3, источник светового излучения 4, фотодиод 5, второй усилитель 6 и регистратор 7. На чертеже цифрой 8 обозначена контролируемая среда.This device contains an AC source 1, a sensing element 2, a first amplifier 3, a light source 4, a photodiode 5, a second amplifier 6 and a recorder 7. In the drawing, the number 8 designates a controlled environment.

Устройство работает следующим образом. С выхода источника переменного тока 1 сигнал (частотой ω) поступает в первичную обмотку трансформатора (чувствительного элемента 2). Так как в данном случае чувствительный элемент представляет собой трансформатор с разомкнутой магнитной цепью, магнитный поток которого замыкается через проводящую контролируемую среду 8, то во вторичной обмотке трансформатора индуцированная ЭДС (величина магнитного потока φ) будет функцией толщины покрытия. В рассматриваемом случае необходимо, чтобы магнитодвижущая сила (МДС) F1, т.е. ток I1 в первичной обмотке трансформатора оставались постоянными. В силу этого для ЭДС Е2 вторичной обмотки трансформатора можно записатьThe device operates as follows. From the output of the AC source 1, the signal (frequency ω) enters the primary winding of the transformer (sensor 2). Since in this case the sensitive element is an open-circuit transformer whose magnetic flux is closed through a conductive controlled medium 8, the induced EMF (magnetic flux value φ) in the secondary side of the transformer will be a function of the coating thickness. In this case, it is necessary that the magnetomotive force (MDS) F 1 , i.e. the current I 1 in the primary winding of the transformer remained constant. Because of this, for EMF E 2 the secondary winding of the transformer can be written

Е2=ω w2F1/Zм=f (d),E 2 = ω w 2 F 1 / Z m = f (d),

где w2 - число витков вторичной обмотки трансформатора, Zм - полное сопротивление магнитной цепи, d - толщина покрытия. Отсюда видно, что при постоянных значениях круговой частоты ω число витков w2, МДС F1 и полного магнитного сопротивления цепи Zм, измерением Е2 вторичной обмотки трансформатора, можно судить о величине толщины покрытия проводящего материала.where w 2 is the number of turns of the secondary winding of the transformer, Z m is the impedance of the magnetic circuit, d is the thickness of the coating. This shows that at constant values of the circular frequency ω, the number of turns w 2 , MDF F 1 and the total magnetic resistance of the circuit Z m , measuring E 2 of the secondary winding of the transformer, we can judge the value of the thickness of the coating of the conductive material.

Согласно предлагаемому техническому решению информативный сигнал о величине толщины покрытия с трансформатора (чувствительного элемента) посредством вторичной обмотки, далее, через первый усилитель 3 передается на источник светового излучения 4. Так как интенсивность светового потока последнего в данном случае определяется величиной сигнала, поступающего с выхода первого усилителя 3, то фототок Iф фотодиода 5, облучаемого световым потоком Фс данного источника излучения, будет функцией светового потока. Другими словами, величина фототока фотодиода и его изменение будут определяться степенью интенсивности светового потока источника светового излучения. Следовательно, в рассматриваемом случае функцию преобразования толщины покрытия в фототок фотодиода можно выразить какAccording to the proposed technical solution, an informative signal about the thickness of the coating from the transformer (sensing element) by means of a secondary winding, then through the first amplifier 3 is transmitted to the light source 4. Since the intensity of the light flux of the latter in this case is determined by the magnitude of the signal from the output of the first amplifier 3, then the photocurrent I f of the photodiode 5 irradiated with the light flux Φ from a given radiation source will be a function of the light flux. In other words, the photodiode photocurrent value and its change will be determined by the degree of light flux intensity of the light source. Therefore, in the case under consideration, the function of converting the coating thickness into the photocurrent of the photodiode can be expressed as

d>Е2>Фс>Iф.d> E 2 > Φ c > I f .

Для измерения фототока фотодиода 5, работающего в генераторном режиме, фотодиод через второй усилитель 6 подключается к входу регистратора 7. По показаниям последнего можно получить информацию о значениях толщины проводящего покрытия при его изменении.To measure the photocurrent of the photodiode 5 operating in the generator mode, the photodiode through the second amplifier 6 is connected to the input of the recorder 7. According to the testimony of the latter, information can be obtained on the thickness of the conductive coating when it changes.

Таким образом, согласно предлагаемому техническому решению на основе преобразования ЭДС вторичной обмотки трансформатора через световой поток в ток фотодиода, работающего в генераторном режиме, можно обеспечить повышение точности измерения толщины покрытий.Thus, according to the proposed technical solution, based on the conversion of the EMF of the secondary winding of the transformer through the light flux into the current of the photodiode operating in the generator mode, it is possible to increase the accuracy of measuring the thickness of the coatings.

Предлагаемое устройство успешно может быть использовано для измерения толщины гальванических и других металлических покрытий.The proposed device can be successfully used to measure the thickness of galvanic and other metal coatings.

Claims (1)

Устройство для измерения толщины покрытий, содержащее чувствительный элемент в виде трансформатора с первичной и вторичной обмотками, соединенный посредством первичной обмотки с источником переменного тока и регистратор, отличающееся тем, что в него введены первый усилитель, источник светового излучения, фотодиод и второй усилитель, при этом вторичная обмотка трансформатора через первый усилитель подключена к источнику светового излучения, фотодиод через второй усилитель соединен с регистратором, а выход последнего является выходом устройства.A device for measuring the thickness of coatings containing a sensor element in the form of a transformer with primary and secondary windings, connected by means of the primary winding to an AC source and a recorder, characterized in that a first amplifier, a light source, a photodiode and a second amplifier are introduced into it, the secondary winding of the transformer through the first amplifier is connected to the light source, the photodiode through the second amplifier is connected to the registrar, and the output of the latter is the output devices.
RU2017108602A 2017-03-15 2017-03-15 Coating thickness measuring device RU2647180C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017108602A RU2647180C1 (en) 2017-03-15 2017-03-15 Coating thickness measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017108602A RU2647180C1 (en) 2017-03-15 2017-03-15 Coating thickness measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2647180C1 true RU2647180C1 (en) 2018-03-14

Family

ID=61629467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017108602A RU2647180C1 (en) 2017-03-15 2017-03-15 Coating thickness measuring device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2647180C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU873137A1 (en) * 1979-09-11 1981-10-15 Институт Электродинамики Ан Усср Device for measuring current in high-voltage circuits
US4695797A (en) * 1984-02-10 1987-09-22 Karl Deutsch Pruf- und Messgeratebau GmbH+Co. KG Method of and apparatus for layer thickness measurement
RU2069307C1 (en) * 1993-03-31 1996-11-20 Анатолий Петрович Андрейцев Method of test of thickness of electrochemical coating in process of precipitation and device for its implementation
RU2111482C1 (en) * 1996-03-26 1998-05-20 Государственный научный центр РФ "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара" Eddy-current device for nondestructive testing
RU2318181C1 (en) * 2006-06-27 2008-02-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" Device for measuring thickness of band
RU75887U1 (en) * 2008-04-16 2008-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технос" OPTICAL ELECTRONIC SENSOR
RU2399870C1 (en) * 2009-06-22 2010-09-20 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" Method for continuous control of thickness and continuity of bimetal layer joints

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU873137A1 (en) * 1979-09-11 1981-10-15 Институт Электродинамики Ан Усср Device for measuring current in high-voltage circuits
US4695797A (en) * 1984-02-10 1987-09-22 Karl Deutsch Pruf- und Messgeratebau GmbH+Co. KG Method of and apparatus for layer thickness measurement
RU2069307C1 (en) * 1993-03-31 1996-11-20 Анатолий Петрович Андрейцев Method of test of thickness of electrochemical coating in process of precipitation and device for its implementation
RU2111482C1 (en) * 1996-03-26 1998-05-20 Государственный научный центр РФ "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара" Eddy-current device for nondestructive testing
RU2318181C1 (en) * 2006-06-27 2008-02-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" Device for measuring thickness of band
RU75887U1 (en) * 2008-04-16 2008-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технос" OPTICAL ELECTRONIC SENSOR
RU2399870C1 (en) * 2009-06-22 2010-09-20 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" Method for continuous control of thickness and continuity of bimetal layer joints

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100993928B1 (en) Magnetic bridge type current sensor, magnetic bridge type current detecting method, and magnetic bridge for use in that sensor and detecting method
US5132608A (en) Current measuring method and apparatus therefor
US9201048B2 (en) Systems for characterizing resonance behavior of magnetostrictive resonators
RU2647180C1 (en) Coating thickness measuring device
JP2009186433A (en) Eddy-current type sample measuring method, eddy-current sensor and eddy-current type sample measurement system
KR20120088680A (en) Performance-optimized actuation of a flux gate sensor
WO2014185263A1 (en) Inspection circuit for magnetic field detector, and inspection method for same
Uhlig et al. Lorentz force eddy current testing: validation of numerical results
JP2009210399A (en) Eddy current sensor
RU2533347C1 (en) Device for independent recording of pulse magnetic field
WO2019018925A1 (en) Multi-layer thin film stress sensor for non-destructive testing of ferromagnetic materials
SU1043481A1 (en) Electromagnetic method for measuring ferromagnetic article diameter
RU2805248C1 (en) Device for measuring the magnetic characteristics of a ferromagnet
Rosu et al. Statistical approach of underwater magnetic field measurements of the naval magnetic signature
RU2680988C1 (en) Digital electric current meter
SU371413A1 (en) ELECTROMAGNETIC PHASE CONTROL METHOD
RU2381516C1 (en) Hysteresis loop recorder
JPS63139202A (en) Method and apparatus for measuring electromagnetic induction type thickness
RU2354941C1 (en) Device to measure rotary shaft axial force and rpm
RU2492459C1 (en) Magnetoelastic transducer for determining mechanical stresses in ferromagnetic materials
RU2238572C2 (en) Attachable ferromagnetic coercimeter
RU2421748C2 (en) Test method of products from magnetically soft materials
RU2672978C1 (en) Method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object
RU2295118C1 (en) Magneto-elastic transducer
SU828137A1 (en) Method of measuring specific loss in electric-sheet steel