SU1725073A1

SU1725073A1 - Surface roughness determining method

Info

Publication number: SU1725073A1
Application number: SU894763310A
Authority: SU
Inventors: Виктор Николаевич Егоров; Валерий Васильевич Костромин; Алексей Борисович Трушля
Original assignee: Особое конструкторское бюро кабельной промышленности; Научно-производственное объединение "Эталон"
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1992-04-07

Abstract

Изобретение относитс к измеритель-, ной технике и может быть использовано дл контрол шероховатости плоских металлических поверхностей. Цель изобретени - повышение точности и производительности при экспрессном контроле шероховатости металлической поверхности. Падающую электромагнитную волну направл ют на поверхность исследуемого образца, отраженную волну преобразуют в электрический сигнал и по его величине суд т о чистоте поверхности образца, на которой размещают открытый диэлектрический резонатор, а величину шероховатости определ ют по изменению его собственной резонансной частоты . 2 ил.The invention relates to a measuring technique and can be used to control the roughness of flat metal surfaces. The purpose of the invention is to improve the accuracy and performance with the express control of the roughness of the metal surface. The incident electromagnetic wave is directed to the surface of the sample under study, the reflected wave is converted into an electrical signal and its value is judged on the cleanliness of the sample surface on which the open dielectric resonator is placed, and the roughness value is determined by the change in its own resonant frequency. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл контрол шероховатости плоских металлических поверхностей.The invention relates to a measurement technique and can be used to control the roughness of flat metal surfaces.

Известен способ контрол шероховатости поверхности, заключающийс в облучениипараллельнымпучком электромагнитного излучени оптического диапазона контролируемой поверхности, и анализе зеркального и диффузного отражени света от контролируемой поверхности с последующей регистрацией фотоприемником и обработкой их сигналов в отсчетном устройстве.A known method for controlling the surface roughness consists in irradiating a parallel beam of electromagnetic radiation in the optical range of a monitored surface, and analyzing the specular and diffuse reflection of light from the monitored surface, followed by recording by a photodetector and processing their signals in a reading device.

Известен также способ контрол чистоты поверхности, заключающийс в наблюдении дифракционной картины отражени лазерного луча от исследуемой поверхности .There is also known a method for monitoring surface cleanliness, which consists in observing a diffraction pattern of the reflection of a laser beam from a surface under study.

Недостатком известных способов контрол чистоты поверхности вл етс необходимость анализа пространственногоA disadvantage of the known methods for controlling surface cleanliness is the need to analyze the spatial

распределени интенсивности рассе нного (отраженного) излучени , что усложн ет обработку измерительного сигнала и ограничивает точность измерени .intensity distribution of the scattered (reflected) radiation, which complicates the processing of the measuring signal and limits the measurement accuracy.

Цель изобретени - повышение точности и производительности при экспрессном контроле шероховатости металлической поверхности .The purpose of the invention is to improve the accuracy and performance with the express control of the roughness of the metal surface.

Использование данного способа определени шероховатости металлической поверхности по сравнению с известным позвол ет повысить точность при сохранении производительности измерений.Using this method for determining the roughness of a metal surface as compared to the known one can improve the accuracy while maintaining the measurement performance.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу определени шероховатости поверхности, заключающемус в том. что падающую электромагнитную волну направл ют на поверхность исследуемого образца , отраженную волну преобразуют в электрический сигнал и по его значению суд т о чистоте поверхности образца, на которой размещают открытый диэлектрическийThe goal is achieved by the fact that according to the method of determining the surface roughness, which consists in that. that the incident electromagnetic wave is directed to the surface of the sample under study, the reflected wave is converted into an electrical signal and by its value it is judged that the surface of the sample is clean, on which the open dielectric is placed

ро Сpo c

ч ю ел о h ate about

0000

резонатор, а значение шероховатости определ ют по изменению его собственной резонансной частоты.the resonator and the roughness value are determined from the change in its own resonant frequency.

Помещение диэлектрического резонатора на провод щую металлическую повер- 5 хность приводит к резкому изменению значени резонансной частоты. Это св зано с тем, что диэлектрический резонатор вл етс открытой резонансной системой и его электромагнитное поле сильно подвержено 10 внешним воздействи м. Максимальной резонансной частотой резонатор обладает вне контакта с провод щей поверхностью и минимальной - когда он находитс на идеально гладкой металлической поверхности. 15 Значение резонансной частоты резонатора на шероховатой поверхности находитс между указанными минимальным и максимальным значени ми и существенно зависит от величины шероховатости. 20 Относительна погрешность измерени резонансной частоты составл ет ( - ) . где Q - добротность резонатора на меаллической поверхности. Значение Q обычно равно (2-20)-103. Таким образом. 25 относительна погрешность измерени резонансной частоты не превосходит (5-50) 10 . Относительное изменение резонансной чатоты в зависимости от шероховатости достигает 10 на один класс чистоты обработки поверхности.Placing the dielectric resonator on a conductive metal surface causes a sharp change in the value of the resonant frequency. This is due to the fact that the dielectric resonator is an open resonant system and its electromagnetic field is strongly exposed to 10 external influences. The resonator has a maximum resonant frequency out of contact with a conductive surface and a minimal one when it is on a perfectly smooth metal surface. The value of the resonant frequency of the resonator on a rough surface lies between the indicated minimum and maximum values and substantially depends on the magnitude of the roughness. 20 The relative measurement error of the resonant frequency is (-). where Q is the Q of the resonator on the metal surface. The Q value is usually (2-20) -103. In this way. 25 the relative measurement error of the resonant frequency does not exceed (5-50) 10. The relative change in the resonance viscosity, depending on the roughness, reaches 10 per class of surface finish.

Сопоставительный анализ предлагаемого решени с известным показывает, что определение шероховатости металлической поверхности осуществл ют путем размеще- 35 ни на ней открытого диэлектрического реонатора , а значение шероховатостиA comparative analysis of the proposed solution with the known one shows that the determination of the roughness of the metal surface is carried out by placing 35 an open dielectric resonator on it, and the value of the roughness

30thirty

5 0 5 0 5 5 0 5 0 5

5 five

00

определ ют по изменению его собственной резонансной частоты.determined by the change in its own resonant frequency.

Процедура измерени резонансной частоты легко автоматизируетс включением диэлектрического резонатора в цепь стабилизации частоты СВЧ-генератора и измерением частоты генератора электронно-счетным частотомером.The procedure for measuring the resonant frequency is easily automated by the inclusion of a dielectric resonator in the frequency stabilization circuit of the microwave generator and measurement of the generator frequency by an electron-counting frequency meter.

На фиг. 1 показано взаимное расположение элементов, реализующее способ; на фиг. 2 - пример зависимости резонансной частоты от шероховатости поверхности технического алюмини .FIG. 1 shows the mutual arrangement of elements that implements the method; in fig. 2 is an example of the dependence of the resonant frequency on the surface roughness of technical aluminum.

Открытый диэлектрический резонатор 1 в виде диска, выполненный, например, из лейкосапфира, расположен на контролируемой поверхности 2 и прижат к ней. Возбуж- дение резонатора 1 осуществл етс посредством диэлектрического волновода 3.An open dielectric resonator 1 in the form of a disk, made, for example, of sapphire, is located on the test surface 2 and is pressed against it. The excitation of the resonator 1 is carried out by means of the dielectric waveguide 3.

Claims

Claims The method of determining the surface roughness is that the incident electromagnetic wave is directed to the surface of the sample under study, the reflected wave is converted into an electrical signal and its value determines the surface roughness of the sample, so that improve the accuracy and performance of express control of the roughness of a metal surface; an open dielectric resonator is placed on it, and the roughness value is determined by changing it from stvennoj resonant frequency.

FIG.

4 l At H 5 6 7 8 3 "k / dtt.

ifhaus / pi

FIG. L