Non 1 (993360)
Текст из файла
.
гр. А-15-0
Non-magnetic layer thickness tester utilizing a permanent magnet
Толщиномер немагнитных покрытий с использованием постоянного магнита
Abstract of US4459550
An instrument for measurement of thickness of a non-magnetic layer on a magnetic or magnetizeable substrate including a permanent magnet having a test pole which is resting against the non-magnetic layer and an opposite pole, a comparison body arranged at a distance from the opposite pole, a mechanism for adjusting the spacing of the comparison body from the opposite pole until the magnetic fields between the comparison body and the opposite pole and between the substrate and the test plate are equal and a device for displaying such spacing. In this manner, the gap between the comparison body and the opposite pole of the magnet becomes the same as the spacing between the test pole and the substrate which is the thickness of the non-magnetic layer. Different embodiments are presented. In three of the embodiments, when the magnetic fields become equal at both poles of the magnet, the magnet moves away from the non-magnetic substrate. In the fourth embodiment, the actual magnetic fields are measured and when they become equal, a drive mechanism which moves the comparison body towards the opposite pole is disengaged.
Выдержка из US4459550
Приспособление для измерения толщины немагнитного слоя на магнитном или намагничиваемом основании на основе постоянного магнита, имеющего тестовый полюс, который располагается напротив немагнитного слоя, и противоположный полюс; сравнительный образец, расположенный на расстоянии от противоположного полюса; механизм для настройки расстояния между сравнительным образцом и противоположным полюсом магнита до того момента, когда силы притяжения магнита к сравнительному образцу и основанию контролируемого объекта не станут равными; и прибор, фиксирующий равенство указанных сил. Таким образом, промежуток между сравнительным образцом и противоположным полюсом магнита становится равным расстоянию между тестовым полюсом и основанием, а это расстояние и есть толщина немагнитного слоя. Различные модификации также прилагаются. В трех из этих модификаций, когда магнитные поля от обоих полюсов магнита становятся равными, магнит отодвигается от немагнитной основы. В четвертой модификации измеряется текущее магнитное поле, и в момент равенства полей механизм, перемещающий сравнительный образец, освобождается (расслабляется).
Description of US4459550
Описание
The invention concerns an instrument for measuring the thickness of a non-magnetic layer on a magnetic or magnetizable substrate.
Изобретение касается приспособления для измерения толщины немагнитного слоя на магнитном или намагничиваемом основании.
Film-thickness testers for measuring non-magnetic layers on magnetic or magnetizable substrates, for instance iron particles or iron sheetmetal, have been successfully used in industry. These testers are based on the adhesion of a permanent magnet. A spring is tensioned until the magnet is detached from the test site. The spring force in that case is a measure of the thickness of the non-magnetic layer on the magnetic substrate, which can be indicated in mm or microns following appropriate calibration.
Толщиномеры пленок для измерения толщины немагнитного слоя на магнитном или намагничиваемом основании, например, железные объекта или листовое железо, удачно используются в индустрии. Эти приборы основаны на прилипании постоянного магнита. Пружина растянута до тех пор, пока магнит не оторван от контролируемого участка. Сила натяжения пружины в этом случае является мерой толщины немагнитного слоя на магнитной основе и может быть проградуирована в миллиметрах или в микронах в зависимости от требуемых диапазонов измерения.
The advantage of these manual test instruments essentially is in their simple design. This advantage however must be traded off against substantial drawbacks. The test value is much affected by the manual skill of the user. Slight motions or vibrations during the measurement cause premature separation of the permanent magnet, resulting in high measurement unreliability.
Существенное преимущество ручных толщиномеров состоит в их простоте. Это преимущество, однако, стоит наравне с существенным недостатком. Измеренное значение сильно зависит от навыков пользователя. Легкое движение или вибрация во время измерения вызывают преждевременное отделение магнита, в результате получается значительная погрешность.
Moreover, when such an instrument is calibrated, it is on the basis of a specific field strength of the permanent magnet. If this strength varies only slightly, the calibration that was performed is no longer proper, and a readjustment is impossible because of the extremely non-linear relation between layer thickness and adhesion. However such a change in the field strength of the permanent magnet can easily come about, for instance under the effect of extraneous magnetic fields, temperature changes, aging of the magnet or impact and vibrations. Consequently this source of error can never be ruled out.
Кроме того, когда производится калибровка подобного прибора, она основывается на специфике напряженности магнитного поля магнита. Если эта напряженность немного изменится, проведенная до этого калибровка становится неверной, а перенастройка уже невозможна из-за сильно нелинейной зависимости толщины слоя и моментом прилипания магнита. А такое изменение напряженности магнитного поля постоянного магнита может случиться достаточного легко, например, из-за сторонних полей, изменений температуры, старения магнита, ударов или вибраций. Поэтому возможность влияния этой ошибки невозможно исключить.
Another drawback of the known film-thickness test instruments based on adhesion is that each permanent magnet has its own characteristic curve, that is, the relation between the spring force and the layer thickness must be ascertained for each instrument and the corresponding scale must be drawn up individually. This is especially uneconomical in mass production.
Другой недостаток подобных толщиномеров, основанных на прилипании, состоит в том, что каждый постоянный магнит имеет свою кривую намагничивания, т.е. зависимость между силой натяжения пружины и толщиной слоя определена для каждого отдельного прибора и прилагаться к нему. Это очень неэкономично при массовом производстве.
Because as, already mentioned, the relation between the adhesion and the film thickness is extremely non-linear, it is rather difficult for the neophyte to read off the test values. Digital display is practically impossible, because digital display assumes a linear relationship between the adhesion and the film thickness. However it is precisely such a digital display which nowadays is desired by many users because a digital display presents an unambiguous, easily read test result. Furthermore the digital display of the test value is required for any further processing of the test values, for instance when logging the test values by a printer.
Из-за уже упомянутой сильной нелинейности зависимости толщины пленки от прилипания магнита неопытному пользователю довольно сложно считать измеренное значение. Цифровой дисплей не может быть применен, т.к. он предполагает линейную зависимость между указанными параметрами. Однако в наши дни цифровой дисплей предпочтителен, т.к. он дает недвусмысленную информацию и обеспечивает простое считывание результата. Кроме того, цифровой вид может быть необходим для дальнейшего анализа полученной информации, например, для протоколирования с помощью принтера.
To avert these drawbacks, the previous invention, U.S. application Ser. No. 105,223 filed Dec. 19, 1979, now U.S. Pat. No. 4,400,665, therefore has proposed an instrument to measure the thickness of coatings on a substrate which is based on the gap-dependent electromagnetic interaction, that is, not on the basis of the adhesion principle, but on the basis of induction. This method however suffers from the drawback that relatively complex circuits are needed, so that precisely the essential advantage of the adhesion testers, namely their easy handling, will be lost thereby. Also, such inductively operating layer thickness testers can easily be hampered by extraneous influences.
Чтобы исключить эти недостатки ранее запатентованном изобретении (№4,400,665) предлагается способ измерения толщины покрытий на основе влияния зазора на электромагнитное взаимодействие, т.е. не на основе прилипания, а на основе индукции. Этот метод, однако, страдает от того недостатка, что требуется множество взаимосвязанных схем, так что главное преимущество приборов с «прилипанием», заключающееся в их простоте, здесь исключается. Кроме того, подобные индуктивные толщиномеры легко поддаются внешнему воздействию.
It is therefore the object of the invention to create an instrument for measuring the thickness of a non-magnetic layer on a magnetic or magnetizable substrate wherein the above mentioned drawbacks do not occur.
Следовательно, целью изобретения является создание прибора, исключающего влияние вышеописанных недостатков.
The invention in particular proposes an instrument which while retaining the essential advantages of the adhesion-principle layer thickness testers--namely easy handling also--allows a digital display of the test value.
Изобретение, в частности, содержит приспособление, которое, сохраняя всю простоту метода «прилипания», выдает измеренные значения в цифровом виде.
The present invention solves the above-noted problems by the features of a permanent magnet having a test pole and an opposite pole, with the test pole being for resting against a non-magnetic layer, a comparison body with property similar to those of the substrate, means for adjusting the spacing of the comparison body from the opposite pole until the magnetic fields between the comparison body and the opposite pole and between the substrate and the test pole are equal, and a means for displaying the spacing. Drive means can be provided, such as an electric motor or a spring work motor for displacing the comparison body.
Настоящее изобретение решает вышеописанные проблемы благодаря особенностям постоянного магнита, имеющего тестовый полюс и противоположный полюс; тестовый полюс располагается напротив немагнитного покрытия; сравнительный образец со свойствами, близкими к свойствам основания; механизм для установки расстояния между сравнительным образцом и противоположным полюсом до тех пор, пока силы притяжения магнита к сравнительному образцу и основанию не станут равными; и прибор, фиксирующий равенство указанных сил. Перемещение сравнительного образца может осуществляться с помощью двигателя.
The advantages achieved by the invention rest on the basic concept to remain "consistent within the magnetic system", that is, to compare magnetic forces with magnetic forces, rather than for instance by a spring force as is the case in the known film thickness testers. Concretely this means therefore that the physical relations, ie the magnetic relations at the testing pole can be simulated to the most accurate extent at the associated opposite pole. In this manner all the advantages of a compensation method can be achieved.
Преимущества, достигаемые этим изобретением, основываются на принципе - всегда оставаться «в магнитной системе», т.е. сравнивать магнитные силы с магнитными силами, а не, к примеру, с силой натяжения пружины, как в случае уже известного толщиномера пленок. Конкретно это означает, что физические закономерности, т.е. магнитные свойства тестового полюса очень близки к свойствам совместного противоположного полюса. Поэтому здесь могут быть реализованы все достоинства компенсационного метода.
To that purpose, a comparison body appropriately consisting of iron is brought near the opposite pole of the permanent magnet of which the testing pole rests on the non-magnetic layer until the same physical relations, namely the same magnetic field is obtained in the comparison air gap, ie the air gap between the opposite pole and the comparison body, as prevail in the "test air gap", ie in the gap between the magnetic or magnetizable material and the test pole. A given width of the comparison air gap then corresponds to a given thickness of the layer being measured. This is because the field intensity in the comparison air gap is precisely the same as in that of the layer being measured, and because the force exerted by the comparison body on the opposite pole of the permanent magnet is exactly the same as that from the magnetic or magnetizable substrate on the test pole. At this point therefore the distance between the comparison body and the opposite pole represents a measure of the thickness of the non-magnetic layer, so that it is only this distance which needs being displayed in order to obtain the corresponding thickness following calibration.
С этой целью железный сравнительный образец располагается у противоположного полюса постоянного магнита, тестовый полюс которого расположен на немагнитном слое, пока не достигается одинаковая физическая зависимость, а именно, пока не создастся то же магнитное поле в противоположном воздушном зазоре, т.е. в зазоре между сравнительным образцом и противоположным полюсом, как и в «в тестовом зазоре», т.е. в зазоре между тестовым полюсом и магнитным основанием. Теперь данная величина противоположного воздушного зазора соответствует толщине немагнитного слоя, что и измеряется. Все это потому, что интенсивность поля в противоположном зазоре точно такая же, как и в немагнитном слое, и потому что сила притяжения к сравнительному образцу такая же, как и сила притяжения к магнитному основанию. Следовательно, расстояние между сравнтеолльным образцом и противоположным полюсом служит мерой для толщины немагнитного слоя, так что единственное, что нужно отобразить, чтобы получить текущую толщину после калибровки.
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
