SU1226025A1 - Applied variable-capacitance transducer - Google Patents
Applied variable-capacitance transducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1226025A1 SU1226025A1 SU843800061A SU3800061A SU1226025A1 SU 1226025 A1 SU1226025 A1 SU 1226025A1 SU 843800061 A SU843800061 A SU 843800061A SU 3800061 A SU3800061 A SU 3800061A SU 1226025 A1 SU1226025 A1 SU 1226025A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- substrate
- sensor
- temperature
- low
- potential electrodes
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение .относитс к измерительной технике и может быть использовано дл контрол толщины полимерных пленок в процессе их производства . Оно позвол ет повысить точность измерени толщины с помощью емкостного накладного датчика путем ослаблени вли ни температурных изменений диэлектрических свойств контролируемых пленок. Емкостный накладной датчик содержит измерительный и эталонный конденсаторы, расположенные на противоположных выпуклых сторонах диэлектрической подложки. Низкопотенциальные электроды обоих конденсаторов выполнены в виде пар компланарных колец, в промежутках между которыми в теле подложки выполнены герметично закрытые со стороны поверхности кольцевью канавки, сообщакнцие- с с камерой,.заполненной электропроводной жидкостью, температурный коэффициент расширени которой превышает темпаратурньй коэффициент расширени подложки. При работе датчика в услови х измен клцейс температуры окружающей среды электропроводна жидкость, например ртуть, расшир сь, заполн ет полностью или частично кольцевые канавки, соответствующим образом измен рабочую площадь низкопотенциальных электродов датчика. Дп регулировки начального значени емкости датчика служат средства регулировки , выполненные в виде поршн , установленного в торце камеры, и св занного с ним микрометрического узла. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. (Л IND ю О5 О tc елThe invention relates to measurement technology and can be used to control the thickness of polymer films during their production. It makes it possible to increase the accuracy of thickness measurements using a capacitive patch sensor by reducing the effects of temperature changes in the dielectric properties of monitored films. Capacitive overhead sensor contains a measuring and reference capacitors located on opposite convex sides of the dielectric substrate. The low-potential electrodes of both capacitors are made in the form of pairs of coplanar rings, between which in the body of the substrate the annular grooves are hermetically closed from the surface side, along with the chamber filled with electrically conductive liquid, the temperature coefficient of expansion of which exceeds the temperature coefficient of expansion of the substrate. When the sensor operates under conditions of changing the ambient temperature, the electrically conductive fluid, such as mercury, expands and fills all or part of the annular grooves, changing the working area of the low-potential electrodes of the sensor accordingly. Dp of adjusting the initial capacitance value of the sensor are the means of adjustment, made in the form of a piston installed at the end of the chamber, and a micrometric unit connected with it. 1 hp f-ly. 2 Il. (L IND YO O5 O tc ate
Description
Изобретение относитс к измерительной технике.и может быть использовано дл контрол толщины пол имер- ных пленок в процессе их производства .The invention relates to a measurement technique. It can be used to control the thickness of floor films in the course of their production.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерени путем ослаблени вли ни , температурных изменений диэлектрических свойств пленки.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the influence of temperature changes in the dielectric properties of the film.
На фиг, 1 изображен накладной ем- костньм датчик, разрез; на фиг. 2 - то же, вид со стороны рабочей поверхности .Fig. 1 shows a bill of lading sensor, a slit; in fig. 2 - the same, view from the side of the working surface.
Накладной емкостньй датчик содержит измерительный конденсатор 1 и эталонньш конденсатор 2, расположенные на противоположных выпуклых сторонах диэлектрической подпожки 3, выполненной из материала с высокими диэлектрическими свойствами и больши коэффициентом теплопроводности. Низко- и высокопотенциал1зные кольцевые электроды 4 и 5 соответственно измерительного конденсатора 1, а также низко- и высокопотенциальные кольцевые электроды 6 и 7 эталонного конденсатора 2 размещены в чередующейс последовательности на выпуклых поверхност х подпожки 3 и покрыты вместе с раздел ющими их участками подложки стойким к истиранию слоем 8 ди электршга.The capacitive patch sensor contains a measuring capacitor 1 and a reference capacitor 2 located on opposite convex sides of a dielectric substrate 3, made of a material with high dielectric properties and a large thermal conductivity coefficient. Low and high potential ring electrodes 4 and 5, respectively, of the measuring capacitor 1, as well as low and high potential ring electrodes 6 and 7 of the reference capacitor 2 are arranged in an alternating sequence on the convex surfaces of the sub-floor 3 and are coated with abrasion resistant sections of the substrate separating them layer 8 di elektrshga.
Выполнение рабочих поверхностей конденсаторов выпуклыми обеспечивает прилегание полимерной пленки по всей контролируемой поверхности без зазора , что обусловливает высокую точность измерени ее толщины, а нанесение на рабочую поверхность стойкого истиранию диэлектрического сло , наMaking the working surfaces of the capacitors convex ensures the adherence of the polymer film over the entire controlled surface without a gap, which leads to a high accuracy of measuring its thickness, and applying to the working surface a resistant abrasion of the dielectric layer on
пример сло плавленого кварца, обесan example of a layer of fused silica,
печивает отсутствие микрочастиц материала контролируемой пленки и пыли в межзлектродном пространстве, преп тствует прохождению сквозного тока . троводимости между электродами, исключает возможность замыкани элект- родоз датчика, а также предотвращает их коррозию, что также повьшает точность измерени толщины пленки.It bakes the absence of microparticles of the material of the controlled film and dust in the inter-electrode space, prevents the passage of through current. conduction between the electrodes, eliminates the possibility of closing the electrode of the sensor, and also prevents their corrosion, which also increases the accuracy of measuring the film thickness.
Низкопотенциальные электроды 4 и 6 обоих конденсаторов вьшолнены в виде пар компланарных колец, в промежутках между которыми в теле подложки 3 выполнены герметично закрытые со стороны поверхности кольцевые канавки 9. Эти канавки сообщаютс через каналы 10 с камерой 1.1, выполненной в теле подложки и заполненной электропроводThe low-potential electrodes 4 and 6 of both capacitors are made in the form of pairs of coplanar rings, between which in the body of the substrate 3 ring-shaped grooves 9 are hermetically sealed from the surface. These grooves communicate through channels 10 with a camera 1.1 made in the body of the substrate and filled with an electrical wire
5five
п P
5five
00
5five
00
5five
5five
ной жидкостью 12, например ртутью, температурный коэффициент расширени которой превышает температурный коэффициент расширени подложки. В торце камеры 11 может быть размещен с возможностью перемещени вдоль нее поршень 13, св занный с микрометрическим узлом 14 его перемещени .liquid 12, such as mercury, whose temperature expansion coefficient exceeds the temperature coefficient of expansion of the substrate. At the end of the chamber 11, the piston 13 can be disposedly movable along it and connected to its displacement micrometer assembly 14.
Датчик работает следующим образом.The sensor works as follows.
Полимерна пленка, толщина кото- ,рой контролируетс в процессе изго- :товлени , накладываетс на рабочую поверхность измерительного конденсатора 1, Низко- и высокопотенциальные электроды 4-7 измерительного и эталон- ного конденсаторов 1 и 2 подключаютс к измерительной схеме (не показана) При перемещении контролируемой пленки измен етс суммарна емкость измерительного конденсатора 1, пропорциональна усредненной ло площади касани толщине пленки. Так как емкость эталонного конденсатора 2, идентичного измерительному конденсатору 1, при этом не измен етс , то сравнение емкостей конденсаторов 1 и 2 позвол ет исключить вли ние на результаты измерени дестабилизирующих факторов таких, как температура и влажность окружающей среды, существенно вли ющих на геометрические размеры электродов 4 и 7 и диэлектрические свойства sasifiTHoro сло 8.The polymer film, the thickness of which is controlled by the process of fabrication: production, is superimposed on the working surface of the measuring capacitor 1. Low and high potential electrodes 4-7 of the measuring and reference capacitors 1 and 2 are connected to a measuring circuit (not shown). The displacement of the monitored film changes the total capacitance of the measuring capacitor 1, which is proportional to the average contact area of the film thickness. Since the capacitance of the reference capacitor 2, which is identical to the measuring capacitor 1, does not change, the comparison of the capacitances of the capacitors 1 and 2 eliminates the influence on the measurement results of destabilizing factors, such as ambient temperature and humidity, which significantly affect the geometrical dimensions electrodes 4 and 7 and the dielectric properties of sasifiTHoro layer 8.
Изменение температуры материала контролируемой пленки приводит к изменению его диэлектрической проницаемости , что обусловливает неин-. формативное приращение емкости измерительного конденсатора 1, а следовательно , по вление существенной погрешности измерени . Дл исключени указанной погрешности необходимо изменить емкость измерительного конденсатора 1 на величину, равную приращению емкости, вызванному температурным изменением диэлектрической проницаемости материала пленки.A change in the temperature of the material of the controlled film leads to a change in its dielectric constant, which causes non-in-. a formative increment of the capacitance of the measuring capacitor 1, and therefore the occurrence of a significant measurement error. To eliminate this error, it is necessary to change the capacitance of the measuring capacitor 1 by an amount equal to the increment of the capacitance caused by the temperature change of the dielectric constant of the film material.
Поскольку привносима контролируемой пленкой емкость в накладной из- мерительньй конденсатор зависит от площади низко- и высокопотенциальных электродов, их числа и рассто ни между ними, диэлектрической проницаемости материала пленки и ее толщины , следовательно, скомпенсировать прирадение емкости в датчике, вызванное температурным изменением диэлектрической проницаемости матери- .ала пленки, можно, например, путемSince the capacitance in a patch measuring capacitor brought in by the film being monitored depends on the area of the low and high potential electrodes, their number and distance between them, the dielectric constant of the film material and its thickness, therefore, compensate for the capacitance of the capacitance in the mother - a film, you can, for example, by
33
изменени площади низко- и высокопотенциальных электродов датчика или изменением рассто ни между ними,В данном случае така компенсаци осуществлена путем изменени площади низкопотенциальных электродов 4 и 6 конденсаторов 1 и 2. Компенсаци указанной погрешности происходит следу- ющим образом.changing the area of the low and high potential electrodes of the sensor or changing the distance between them. In this case, this compensation is made by changing the area of the low potential electrodes 4 and 6 of the capacitors 1 and 2. The compensation for this error occurs as follows.
Вследствие того, что полимерна пленка плотно прилегает к измерительному конденсатору 1, а диэлектрическа подложка 3 выполнена иа материала с большим коэффициентом теплопроводности, температура в каждой точке подложки 3 всегда равна температуре контролируемой плен- ки. При изменении, например увеличении , температуры контролируемой пленки в технологическом процессе температура датчика также увеличиваетс и достигает температуры пленки. Так как тёмпературньш. коэффициент расширени материала подложки 3 меньше , чем у электропроводной жидкости 12, то при увеличении их температуры, эта жидкость, расшир сь, перетекает из камеры 11 через каналы 10 в кольцевые канавки 9. В результате рабоча площадь низкопотенциальных электродов 4 и 6 увеличиваетс .Due to the fact that the polymer film fits tightly to the measuring capacitor 1, and the dielectric substrate 3 is made of a material with a high thermal conductivity, the temperature at each point of the substrate 3 is always equal to the temperature of the controlled film. As the temperature of the monitored film changes, for example, as it increases, the temperature of the sensor also increases and reaches the temperature of the film. Since it is temperaturns. The expansion coefficient of the substrate material 3 is less than that of the electrically conductive liquid 12, then, as their temperature increases, this liquid expands from chamber 11 through channels 10 into the annular grooves 9. As a result, the working area of low potential electrodes 4 and 6 increases.
Так как электропроводна жидкость 12, заполн канавки 9, соприкасаетс с обеих сторон по всей ширине с кольцами низкопотенциальных электродов , улучшаетс электрический контакт между ними, а следс вательно, и стабильность датчика.Since the electrically conductive liquid 12, the filling of the grooves 9, is in contact on both sides across the entire width with the rings of the low-potential electrodes, the electrical contact between them improves, and therefore the stability of the sensor.
Таким образом, увеличение температуры приводит к уменьшению диэлектрической проницаемости пленки и, как следствие, к уменьшению привносимой пленкой емкости в измерительный конденсатор 1. В то же врем это увеличение температуры приводит к увеличению рабочей площади низкопотенциальных электродов конденсаторов, что обеспечивает увеличение привносимой пленкой емкости в измерительный конденсатор 1. Благодар этому происходит компенсаци температурного неинформативного воздействи на выходной сигнал датчика. Дл более полной компенсации температурного неинформативного воздействи необходимо глубину канавок 9 по длине низкопотенциальных. электродов выбирать такой, чтобы более полно обеспечить компенсацию температурного изменени диэлектричес26025Thus, an increase in temperature leads to a decrease in the dielectric constant of the film and, consequently, to a decrease in the capacitance introduced by the film to the measuring capacitor 1. At the same time, this increase in temperature leads to an increase in the working area of the low-potential capacitor electrodes, which provides an increase in the capacitance introduced by the film to the measuring capacitor. capacitor 1. Due to this, compensation of the temperature non-informative effect on the output signal of the sensor occurs. To more fully compensate for the temperature non-informative effect, the depth of the grooves 9 along the length of the low-grade ones is necessary. electrodes to choose such that more fully compensate for the temperature variation of the dielectric
кой проницаемости материала пленки в широком диапазоне температур.permeability of the film material in a wide temperature range.
Начальна компенсаци температурного неинформативного изменени ди- 5 электрических свойств пленки, выполненной из другого материала или при другой температуре, может быть осуществлена с помощью средств регулировани , вьшолненных, например, в видеInitial compensation of the temperature non-informative change in the dielectric properties of a film made of a different material or at a different temperature can be carried out by means of adjustment implemented, for example, as
to поршн 13 и микрометрического узла 14 его перемещени . При .перемещени х поршн 13 от периферии камеры 11 к центру датчика происходит дополнительное вытеснение электропроводной жид-to the piston 13 and the micrometric unit 14 of its movement. When the piston 13 moves from the periphery of the chamber 11 to the center of the sensor, an additional displacement of the electrically conductive liquid occurs.
15 кости 12 в кольцевые канавки 9, благодар чему за счет изменени площади низкопотенциальных электродов обеспечиваетс подстройка начального значени емкости датчика.15, bones 12 in the annular grooves 9, whereby the initial capacitance value of the sensor is adjusted by changing the area of the low-grade electrodes.
20 Повышение точности измерени толпщ- ны полимерных пленок за счет ослаблени вли ни температурных изменений диэлектрической проницаемости материала пленки позвол ет повысить20 Improving the accuracy of measuring the bulk of polymer films due to the weakening effect of temperature changes in the dielectric constant of the film material makes it possible to increase
25 качество (уменьшить разнотолщинность) пленки в процессе ее производства.25 quality (reduce thickness variation) of the film during its production.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843800061A SU1226025A1 (en) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | Applied variable-capacitance transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843800061A SU1226025A1 (en) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | Applied variable-capacitance transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1226025A1 true SU1226025A1 (en) | 1986-04-23 |
Family
ID=21142055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843800061A SU1226025A1 (en) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | Applied variable-capacitance transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1226025A1 (en) |
-
1984
- 1984-10-08 SU SU843800061A patent/SU1226025A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Скрипник Ю.А. и др. Измерение толщины диэлектрических материалов. - Извести ВУЗов, .сер., Технологи легкой промьшшенности, 1980, № 5, с. 106-109. Авторское свидетельство СССР № 953445, кл. G 01 В 7/08, 1982. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3715638A (en) | Temperature compensator for capacitive pressure transducers | |
US4531415A (en) | Differential pressure transducer | |
US5531128A (en) | Capacitive transducer feedback-controlled by means of electrostatic force and method for controlling the profile of the transducing element in the transducer | |
DE3505925C2 (en) | Capacitive pressure gauge | |
GB2194341A (en) | Capacitive acceleration sensors | |
FI84401B (en) | CAPACITIVE TRYCKGIVARKONSTRUKTION. | |
JPS5829862B2 (en) | pressure measuring device | |
SU1226025A1 (en) | Applied variable-capacitance transducer | |
US6148674A (en) | Shielded capacitive pressure sensor | |
EP0644401B1 (en) | Capacitive position transducer | |
JP2586406B2 (en) | Capacitive acceleration sensor | |
US4238662A (en) | Pressure-sensing capacitor and method of trimming same | |
KR100193299B1 (en) | Capacitor and manufacturing method thereof | |
US20030024319A1 (en) | Pressure sensor and method of operating it | |
US4442474A (en) | Capacitive pressure transducer | |
US10724907B2 (en) | Pressure sensor element with glass barrier material configured for increased capacitive response | |
Igarashi et al. | Improved horizontal cross capacitor | |
SU292120A1 (en) | CAPACITIVE SENSOR FOR MONITORING THIN FILMS | |
SU974237A1 (en) | Capacitive pickup | |
SU974098A1 (en) | Capacitive displacement pickup | |
SU1176278A1 (en) | Differential variable-capacitance transducer of small displacements | |
SU1352411A1 (en) | Method of determining density of charge in flat dielectrics | |
SU1002818A2 (en) | Capacitive pickup of distance to conductive surface | |
SU180264A1 (en) | DIFFERENTIAL CAPACITY MODULATOR | |
JPS60201230A (en) | Electrostatic capacity type pressure sensor |