3.3.9. Определение шероховатости поверхности приборами, использующими методы малых перемещений

Приборы для измерения шероховатости поверхности относятся к категориям измерителей малых перемещений [3, 4].

Это измерение можно производить приборами контактного действия. Среди контактных приборов, применяемых для этой цели, наиболее распространены профилографы и профилометры, выпускаемые отечественной промышленностью.

Принцип контактных методов контроля шероховатости поверхности заключается в том, что по контролируемой поверхности перемещается алмазная или стальная игла, вертикальные перемещения которой, соответствующие высотам поверхностных неровностей, усиливаются электрическими, оптическими и другими способами и регистрируются отсчетными устройствами.

Примером прибора измерения малых перемещений может служить профилометр – профилограф с индукционным преобразователем.

Принцип действия прибора с дифференциальным индукционным преобразователем изображен на рис. 21,а. Обмотки преобразователя включены в смежные плечи неуравновешенного одинарного моста переменного тока, в измерительную диагональ которого включен через выпрямитель миллиамперметр. Для уменьшения влияния колебаний напряжения сети мост питают от стабилизатора напряжения переменного тока. Разбаланс моста, а следовательно, и показания миллиамперметра зависят от положения якоря индукционного преобразователя. Приборы, выполненные по такой схеме, могут контролировать линейные размеры деталей в процессе обработки от 1 до 4-го классов точности. Приборы изготавливают на несколько измерений в диапазоне 0,02…0,3 мм. Чувствительность таких приборов исчисляется несколькими единицами микроампер на микрометр.

Схема более чувствительного прибора для измерения шероховатости поверхности от 5 до 14-го классов чистоты дана на рис. 21,б.

Магнитная система датчика состоит из сдвоенного Ш-образного сердечника 4с двумя катушками3. Катушки датчика и две половины первичной обмотки дифференциального входного трансформатора6образуют балансный мост, питание которого осуществляется от генератора звуковой частоты5.

При перемещении датчика относительно исследуемой поверхности алмазная игла 1с радиусом закругления порядка нескольких микрометров, ощупывая неровности поверхности11, совершает колебания, приводя в колебательное движение относительно точки10якорь2. Его колебания меняют воздушные зазоры между якорем и сердечником и тем самым вызывают изменение напряжения на выходе дифференциального трансформатора, которые усиливаются электронным блоком7. На выходе блока7подключаются записывающий9и показывающий8приборы.

Рис. 21. Схемы приборов с индукционным преобразователем для измерения малых перемещений

Кроме профилометров, основанных на индукционном принципе, существуют пьезоэлектрические, в которых перемещения ощупывающей алмазной иглы передаются на пьезоэлектрик: величина электрических зарядов, возникающих при деформации пьезоэлектрика, пропорциональна перемещению иглы. Напряжение пьезоэлектрического преобразователя усиливается и подается на электрический измеритель.

3.3.10. Определение толщины лакокрасочных и защитных неметаллических покрытий

Приборы, измеряющие толщину изделий и различных покрытий, называют толщиномерами. Их изготавливают на различных принципах работы – с емкостными, индукционными, ионизационными и другими преобразователями.

Рассмотрим пример индукционного толщиномера с односторонним доступом к объекту измерения, предназначенного для измерения толщины гальванических покрытий. Схема прибора изображена на рис. 22. Измерительный преобразователь изготовлен в виде трансформатора с разомкнутой магнитной цепью. Его магнитный поток замыкается через испытуемую деталь. Испытуемая деталь должна быть выполнена из ферромагнитного материала. Для измерений вместо нее можно использовать контрольную пластинку, обработанную гальванически в точно таких же условиях, как и испытуемая деталь. Магнитный поток трансформатора Тр замыкается через испытуемую деталь 1и толщинупокрытия2. Величина магнитного потока при определенной

Рис. 22. Схемы прибора для измерения толщины покрытий

магнитодвижущей силе трансформатора зависит от магнитного сопротивления магнитопровода, которое меняется от изменения толщинынемагнитного покрытия2, а следовательно, индуктируемая во вторичной обмотке ЭДСе₂в таком устройстве является функцией толщины покрытия. Магнитоэлектрический измерительный механизм включен в цепь вторичных обмоток трансформаторов Тр и Тр₁через выпрямительные устройства. Потенциометром можно регулировать равновесие измерительной цепи при отсутствии покрытия на контрольной пластинке. Введением дополнительных сопротивлений (на рис. 22 не показаны) изменяют пределы измерения прибора. У такого прибора диапазон измеряемых толщин колеблется от единиц до нескольких десятков микрометров.