TKvPPI_komplekt_2 / Лабораторная работа 4

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

─────

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Лабораторная работа №4.

Контроль толщины диэлектрических материалов

Выполнил:

Студент __ -го курса

Факультет: МФ

Специализация: 200101

Форма обучения _____

Шифр: _____________

Проверил ___________

Санкт-Петербург

2012 г.

I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение принципа работы системы контроля толщины перевозимых диэлектрических строительных материалов и экспериментальное определение толщины объекта контроля.

II. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Контроль толщины перевозимых диэлектрических строительных материалов проводиться геометрическим методом.

В геометрическом методе информация о толщине содержится в геометрическом параметре l – расстоянии между точками “входа” и “выхода” радиоволнового пучка (см. рис. 1).

l

β

β

Рис. 1. Ход лучей в геометрическом методе

При наклонном падении пучка на диэлектрический слой:

, (1)

где: β – угол падения.

Геометрический метод относится к абсолютным методам и позволяет контролировать толщину плоских слоев практически от нуля до значений, ограниченных мощностью излучения. Для слабо неоднородных диэлектрических сред контроль толщины геометрическим методом может быть осуществлен с погрешно­стью 2... 3%. Существенно и то, что имеется возможность изме­рения толщины слоя при неизвестном показателе преломления: если задать разные углы падения пучка β₁ и β ₂, то в выражение:

. (2)

показатель преломления п не входит.

III. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Основным элементом лабораторной установки является преобразователь. Принципиальная схема двух-антенного преобразователя СВЧ-прибора геометрического метода приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема СВЧ-прибора амплитудного метода в РНО (двух- антенный вариант).

1 – блок питания генератора; 2 – СВЧ – генератор; 3 – направленный ответвитель; 4 – аттенюатор; 5 – излучающая антенна; 6 – приёмная антенна; 7', 7"– детектор; 8', 8" – усилитель; 9', 9" – прибор измерительный; 10 – блок регистрации; 11 – объект контроля.

В данном приборе излучающая антенна 5 и приёмная антенна 6 могут устанавливаться на разных расстояниях друг от друга и под любым углом. При этом в блоке регистрации добиваемся максимального сигнала, для отраженного пучка от задней стенки объекта контроля.

IV. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Размещаем объект контроля перед преобразователем согласно рис. 2. Делаем многократные измерения на приборе объекта контроля (бруска древесины) толщиной 8,5 мм. Результаты измерений – толщины бруска заносим в таблицу 1.

Результаты многократных измерений

Таблица 1.

№ измерений	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Значение, мм	8,5	8,7	8,5	8,6	8,4	8,3	8,7	8,7	8,4

Согласно стандарту предприятия СТП 2.075.008-81 произведём статистическую обработку результатов наблюдений, расчётов случайных погрешностей прямых измерений.

Определяем среднее арифметическое результатов измерений:

,

где: Х_i – текущее значение результатов наблюдений, n – количество наблюдений.

= 8,53.

Определяем среднее квадратическое отклонение результатов наблюдений:

.

S = 0,154.

Определяем оценку среднего квадратического отклонения результатов измерений:

.

= 0,051.

Определяем доверительную границу случайной погрешности результата измерений:

,

где: t – коэффициент Стьюдента при доверительной вероятности 0,95 (t = 2,26).

ε = 0,115.

Определим относительную погрешность:

.

Е = 0,0135 (1,35 %).

V. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Проведены многократные измерения на приборе бруска древесины (таб. 1). Произведена статистическая обработка результатов наблюдений – расчёт случайных погрешностей прямых измерений.

Полученный результат – относительная погрешность 1,35 % говорит о высокой точности измерений.

VI. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методы бесконтактного контроля толщины полимерных покрытий на металлических изделиях в потоке /В. М. Рябов, Л. Л. Ситников, Н. А. Валюс и др. // Дефектоскопия.-1986. - № 4. - С.42-52.

2. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник: В 2кн. - Кн.1 /Под ред. В. В. Клюева. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986.

3. Матвеев В. И., Бычкова Л. А., Радиоволновые СВЧ методы измерения толщины покрытий, слоев и пленок. - Тезисы докл. III Всесоюзного совещания «Контроль толщины покрытий и его метрологическое обеспечение», Рига, 1979, с.77-79.

4. Сборник тезисов V-й российской научно-технической конференции «Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства контроля качества материалов, изделий и окружающей среды. Саратов, 1995, с.74.

6