Способ измерения толщины слоя ферромагнитного материала
Патент 1374038
Авторы
Классы МПК
Способ измерения толщины слоя ферромагнитного материала
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения толщины слоя ферромагнитного материала, например толщины ферромагнитного покрытия ленточных носителей магнитной записи в процессе их изготовления. Цель изобретения - повьшение точности измерений - достигается тем, что измеряемый ферромагнитный слой намагничивают последовательно во времени и в двух направлениях; нормально и тангенциально к его поверхности, измеряют остаточный магнитный поток через площадку заданной площади S в одном случае и через площадку заданной длины 1 на торце слоя в другом случае, по отношению измеренных значений потоков и размеров.первой площади и длины второй площадки определяют из меряемую толщину слоя. 2 ил. 2 (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (19) (И) (59 4 G 01 В 7/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3982601/25-28 (22) 03.12.85 (46) 15.02.88. Бюл. М 6 (71) Физико-технический институт
AH ТССР (72) И.Н.Сапранков и С.Г.Арушанов (53) 620.179.142.5(088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов .и изделий. Справочник под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1976, с,73-74. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ
ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения толщины сло)) ферромагнитного материала, например толщины ферромагнитного покрытия ленточных носителей магнитной записи в процессе их изготовления. Цель изобретения — повышение точности измерений — достигается тем, что измеряемый ферромагнитный слой намагничивают последовательно во времени и в двух направлениях: нормально и тангенциально к его поверхности, измеряют остаточный магнитный поток через площадку заданной площади -$ в одном случае и через площадку заданной длины 1 на торце слоя в другом случае, по отношению измеренных значений потоков и размеров .первой площади и длины второй площадки определяют из- ф меряемую толщину слоя. 2 ил.
1374038
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения толщины слоя ферромагнитного материала, например, в процессе изготовления ленточных носителей магнитной записи.
Цель изобретения — повышение точности измерений путем отстройки от параметров материала слоя. 10
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - две намагничивающие системы.
Устройство состоит из двух магнит- 1< ных систем для создания ортогональных намагничивающих полей, выполненных в виде соосных полесоздающих катушек 1,2 и 3,4 соответственно, подключенных посредством коммутатора 5, 20 управляемого программным блоком 6, к источнику 7 тока, первичных преоб"
l разователей 8 и 9 магнитного потока, магнитные оси которых совпадают соответственно с продольными осями катушек
1,2 и 3,4,измерительных преобразователей 10, 11, сигнальные йходы которых подключены к выходам первичных преобразователей 8, 9. Выходы измерительных пре- образователей 10,11 подключены к 30 входам запоминающих блоков 12,13 соответственно. Управляющие входи запоминающих блоков 1?,13 подключены к программному блоку 6, а их выходы— к сигнальным входам преобразователя
14 отношения напряжений, вход управления которого подключен к программному блоку 6, а выход — к входу измерительного прибора 15. В качестве контролируемого образца взята элас- 40 тичная магнитная лента, имеющая ферромагнитный слой 16 и немагнитное основание 17. Поскольку лента выпускается в рулонах, то для определения толщины магнитного покрытия контро- 4Ь лируемого участка ей придана определенная квазизамкнутая форма (фиг.1).
Сущность способа заключается в том, что измерения остаточного магнитного потока, через заданную пло- я0 ,щадь S поверхности слоя в одном случае и остаточного магнитного потока через площадку заданной длины 1 на торце слоя в другом случае позволяют контролировать толщину слоя независимо как от параметров материала ферромагнитного слоя, так и от параметров немагнитного материала основания и покрытия.
Слой ферромагнитного материала сначала намагничивают нормально к
его поверхности, т.е. магнитное поле направляют перпендикулярно к поверхности слоя. Затем убирают внешнее намагничивающее поле, при этом остаточный магнитный поток Ф через элеЯц ментарный участок на поверхности слоя, например прямоугольной формы с площадью S, будет равен:
Ф„= В„SК,,= В„Ь, 1, К,, "и где В„ — остаточная индукцня ферромагнитного материала;
b, — ширина элементарного участка;
1, — длина элементарного участка;
К, — коэффициент пропорционально.— сти, учитывающий форму образца, т.е. его коэффициент размагничивания.
Во второй момент времени ферромагнитный слой намагничивают тангенциально к поверхности, т.е. магнитное поле направлено перпендикулярно к торцу слоя. Затем отключают намагничивающее поле и измеряют остаточный магнитный поток Ф через элеRr ментарный участок с площадью $ на торце слоя, который будет равен:
CR KR B„ S — К В„ 6 1, (2) т где К вЂ” коэффициент, учитывающий форму образца, т.е. коэффициент размагничивания формы при намагничивании образца в другом направлении;
d. — ширина элементарного участка, расположенного на торце слоя, т.е. толщина слоя ферромагнитного материала;
1 — длина площадки на торце слоя.
Разделив величину остаточного магнитного потока Ф, снимаемого с
""т элементарного участка площади S на торце слоя, на величину остаточного магнитного потока Ф с элементарноro.ó÷àñòêà площади h на поверхности контролируемого ферромагнитного слоя, нанесенного на немагнитную основу, получим усредненное по длине значение толщины слоя, т.е, %. 1 Л
- й.
В„Я1, 1, В„1 1, (3) 1374038
-1 2 1где k = †††--- = const — конструкk< Ъ. 14 тивная постоянная, учитывающая коэффициент размагничивания, геометрические размеры первой и второй площадок.
Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.
Перед измерением толщины слоя из 10 ферромагнитного материала изделие . располагают так, чтобы ось намагничивания одной системы была ориентирована нормально по отношению к поверхности контролируемого слоя вблизи его)5 торцового участка, а намагничивание слоя второй намагничивающей системой.: осуществляют по периметру квазиэамкнутой формы, образованной контролируемым слоем, как показано на фиг.2.
Устройство функционирует в четыре такта. В первый такт посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, подключают катушки 1 и
2 к источйику 7 тока. При этом за 25 счет магнитного поля, создаваемого катушками 1, 2, контролируемый слой
16 намагничивается в направлении, нормальном к его поверхности. На время второго такта посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, отключают катушки 1 и 2 от источника 7 тока, а затем измеряют остаточный магнитный поток через площадь S поверхности образца преобразователем 8 магнитного потока. Его выходной сигнал поступает на вход измерительного преобразователя 10, результат которого фиксируется запоминающим блоком 12, на управляемый вход 40 которого с программного блока 6 подается сигнал фиксации результата измерения. С выхода запоминающего блока 12 информация подается на один из входов преобразователя 13 отношения 45 напряжений. В третий такт посредством коммутатора 5 управляемого программным блоком 6, подключают катушки 3, 4 к источнику 7 тока. При этом магнитное поле, создаваемое катушками
3,4 поля, намагничивает контролируемый слой 16 тангенциально по отношению к его поверхности. На время четвертого такта посредством коммутатора 5 отключают катушки 3,4 от источ55 ника 7 тока, затем измеряют остаточный магнитный поток, проходящий через площадку заданной длины 1 торца, контролируемого слоя, преобразователем 9. Его выходной сигнал поступает на вход измерительного преобразователя 11, результат которого фиксируется запоминающим блоком 13, на управляемый вход которого с программного блока подается сигнал фиксации результата измерения. С выхода запоминающего блока 13 информация поступает на второй вход преобразователя 14 отношения напряжений.
По окончании четвертого такта с программного блока 6 подается команда "Измерение" на управляемый вход преобразователя 14 отношения напря-. жений, выходной сигнал которого поступает на вход цифрового регистрирующего прибора 15. В соответствии с выражением (3) данный сигнал пропорционален измеряемой толщине слоя ферромагнитного материала. Входящий в выражение (3) постоянный коэффициент k определяют путем измерения толщины эталонного образца, поэтому показания прибора 15 могут быть- оцифрованы непосредственно в единицах толщины измеряемого слоя ферромагнитного материала.
Формула изобретения
Способ измерения толщины слоя ферромагнитного материала, заклЬчающийся в там, что на измеряемый слой воздействувт магнитным полем, направленным нормально его поверхности, и измеряют параметры магнитного потока, о т л и ч а в шийся тем, что, с цельв повышения точности изменений, на измеряемый слой дополнительно воздействуют магнитным полем, направленным тангенциально его поверхности, воздействие осуществляют последовательно ва времени, в качестве параметров магнитного потока используют величину остаточного магнитного потока Фд через площадку заданной площади Я для нормального магнитного поля и величину магнитного потока Ф через площадку заданной длины т
1 на торце слоя для тангенциального магнитного поля и толщину d слоя on ределяют из соотношения
Ф S
Ф„ 1
"н где К вЂ” конструктивная постоянная, учитывающая коэффициент размагничивания, геометрические размеры первой и второй площадок.
1374038
1б
Составитель И.Кесоян
Техред М.Ходаннч Корректор И.Муска
Редактор А.Маковская
Заказ 562/36
Тираж 680 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
ll3035, Москва, Ж-35, Раутпская наб., д. 4/5. Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4