ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЁНКИ
ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЁНКИ
РАДИО № 3, 2004Прочитав статью А. Вельского "Оценка толщины лакокрасочного покрытия" {"Радио", 2002, № 2, с. 57), я решил применить описанное в ней простое устройство для контроля толщины полимерной плёнки. Однако выяснилось, что для этой цели его точность недостаточна, шкала отсчёта нелинейна, а её длина используется далеко не полностью. Эти особенности отмечает и автор указанной статьи.
В результате совершенствования измерителя появилась схема, показанная на рисунке. Собранный по ней прибор измеряет толщину любых диэлектрических плёнок, в том числе лакокрасочных покрытий, в интервале 0,05...1 мм с погрешностью не более 5%.
Генератор на транзисторе VT1 через трансформатор Т1 питает переменным током частотой приблизительно 1000 Гц измерительный мост L1L2R3R7. Катушка L1 с разомкнутым магнитопроводом - датчик. Если торцы её магнитопровода плотно прижаты к гладкой поверхности пластины из мягкой стали, индуктивность датчика максимальна и равна индуктивности образцовой катушки L2 Точного баланса моста добиваются подстроечным резистором R3. Если между торцами магнитопровода датчика и пластиной поместить диэлектрическую плёнку, мост разбалансируется и на входе двухкаскадного усилителя на транзисторах VT2 и VT3 появится переменное напряжение амплитудой, пропорциональной толщине плёнки. Усиленный сигнал, выпрямленный диодами VD1 и VD2 (конденсатор С8 - сглаживающий), поступает на вход усилителя постоянного тока на транзисторе VT4, к коллектору которого через резистор R17 подключён микроамперметр РА1. Второй вывод микроамперметра соединён через кнопку SB1 с коллектором транзистора VT5 (непосредственно или через резистор R19 в зависимости от выбранного поддиапазона измерений).
При сбалансированном измерительном мосте стрелку микроамперметра РА1 устанавливают на ноль переменным резистором R18. Благодаря тому что каскады на транзисторах VT4 и VT5 идентичны, изменение температуры окружающей сре-
ды не вызывает заметного "ухода" стрелки и не вносит погрешности в результат измерения. При замкнутом выключателе SA1 максимальная измеряемая толщина - 0,2 мм, при разомкнутом - 1 мм.
Прибор питают напряжением 12 В от любого стабилизированного источника. Я использовал блок питания телевизионного антенного усилителя. Можно применить и батарею гальванических элементов. Напряжения 7...8 В вполне достаточно, поэтому подойдут батареи "Крона" или "Корунд". В этом случае в качестве SB1 рекомендуется установить кнопку с двумя группами контактов. Вторая группа, включённая последовательно в цепь батареи, послужит выключателем питания, что предохранит батарею от разрядки в перерывах между измерениями.
Я смонтировал прибор в корпусе авометра Ц43101, оставив в нем "родной" микроамперметр. Трансформатор Т1 - выходной от транзисторного приёмника "Россия-301". В коллекторную цепь транзистора VT1 включена его высокоомная обмотка. Катушки L1 и L2 - телефонные капсюли ТА-56 со снятыми крышками и мембранами.
Измерительный "столик" из стального листа толщиной 3 мм с гладкими и свободными от коррозии верхней и нижней поверхностями я разместил на верхней панели прибора. Снизу внутри корпуса прижал к столику жестяным хомутом катушку L2 (образцовую). Катушку L1 (датчик) устанавливаю на столик сверху, подложив под неё измеряемую плёнку, а при проверке нуля - без плёнки. Чтобы получить отсчёт, нажимаю кнопку SB1. Этого не рекомендуется делать, когда датчик не находится на столике. Стрелка микроамперметра, резко отклонившись, может удариться об упор и согнуться.
Собрав и включив прибор, прежде всего проверьте осциллографом наличие переменного напряжения на обмотке II трансформатора Т1. Катушку L1 плотно прижмите к поверхности измерительного столика и подстроечным резистором R3 добейтесь минимальных показаний высокоомного вольтметра, подключённого к выводам конденсатора С8. Затем, отключив вольтметр и нажав кнопку SB1, переменным резистором R18 установите стрелку микроамперметра РА1 на нулевую отметку. Проградуируйте шкалу прибора, подкладывая под катушку-датчик образцы плёнки известной толщины. Необходимых пределов измерения добиваются подборкой резисторов R17 и R19.
В. НАРЫЖНЫЙ, г. Батайск Ростовской обл.