專利名稱:測量鋁陽極氧化膜封閉質(zhì)量的導(dǎo)納儀的制作方法
本發(fā)明是一種用于檢查鋁陽極氧化膜封閉質(zhì)量的導(dǎo)納測量儀。
《PRODu CT FINISHING》1978年第5期極導(dǎo)了ANOTEST-yD型導(dǎo)納儀如圖1所示，它由電解池(2)、探頭(1)、(3)、振蕩器(5)高電抗元件(4)、放大器(6)、帶通濾波器(7)、檢波器(8)、低通濾波器(9)和指示儀表(10)組成。振蕩器(5)輸出的1000Hz交流信號經(jīng)過高電抗元件(4)送到電解池(2)，由探頭正極(3)拾取的導(dǎo)納信號經(jīng)放大器放大，再經(jīng)帶通濾波器選出1000Hz信號。濾掉干擾信號，這一信號經(jīng)過二極管檢波器變成直流脈動(dòng)信號，再經(jīng)低通濾波器變成平滑的直流信號，利用這一信號去推動(dòng)指示儀表。在儀表的刻度盤上就指示出測量的導(dǎo)納數(shù)值，該儀器可直接指示出導(dǎo)納值。不需要做在交流電橋中涉及的那種平衡調(diào)節(jié)，操作比較方便，結(jié)構(gòu)也比較簡單。其缺點(diǎn)是第一，它所采用的檢波器(8)是一只普通的二極管，由于受到二極管正向壓降，非線性的伏安特性和溫度特性的影響，檢波誤差比較大，特別是在檢波Ⅳ以下的小信號時(shí)，誤差相當(dāng)大，造成輸出直流信號與輸入交流信號的非線性關(guān)系。另外由探頭正極拾取的輸入電壓信號與被測導(dǎo)納數(shù)值具有如圖2A所示的反比例的關(guān)系。即μidl/y。對于這種非線性的信號，該儀器利用了非線性刻度的儀表來指示測量值。誤差比較大(精度為滿量程的±3%)，通常要求儀器工作在量程的1/3以上的范圍。而如圖2A所示，當(dāng)測量值比較大，且導(dǎo)納值變化很大時(shí)，信號電壓都變化很小，這就造成越靠近量程的高端，儀器的靈敏度就越低，由于高端的分辨率降低，使得高端的測量值難以讀出，降低了高端的測量精度，限制了高端量程的擴(kuò)展。第二，由于測量值是由鋁基底，氧化膜和電解液構(gòu)成的這種結(jié)構(gòu)的表觀導(dǎo)納值，這一數(shù)值要受到測量面積、環(huán)境溫度和氧化膜厚度的影響。這些條件不同，測量的結(jié)果也不同。為使得到的導(dǎo)納值能相互比較，作為評價(jià)鋁陽極氧化膜封閉質(zhì)量的有用數(shù)據(jù)。有關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2931規(guī)定用三個(gè)修正公式，將測量值換算到面積為133mm2，溫度為25℃，膜厚為20μm這一標(biāo)準(zhǔn)條件下，換算后得到的修正導(dǎo)納值，就可作為評價(jià)鋁陽極氧化膜封閉質(zhì)量的數(shù)據(jù)。該儀器的這一修正工作是由試驗(yàn)人員的手工勞動(dòng)來完成的，既麻煩，又費(fèi)時(shí)。
本發(fā)明的目的是為了克服上述儀器的缺陷，實(shí)現(xiàn)模擬信號的線性化。使輸出的直流電壓信號與被測量的導(dǎo)納值成正比，并利用數(shù)字化測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。這樣一來，在全量程范圍內(nèi)可得到一致的測量精度。提高了測量精度和分辨率，擴(kuò)大了量程，數(shù)據(jù)的讀取也很方便。本發(fā)明的另一個(gè)目的是簡化國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2931規(guī)定的試驗(yàn)步驟，由儀器完成測量值的修正換算工作，直接用數(shù)字顯示出用于評價(jià)陽極氧化膜封閉質(zhì)量的修正導(dǎo)納值。
本發(fā)明測量鋁陽極氧化膜封閉質(zhì)量的導(dǎo)納儀(如圖3所示)由電解池(2)，探頭(1)、(3)、振蕩器(5)、高電抗元件(4)，放大器(6)、帶通濾波器(7)線性檢波器(8)，低通濾波器(9)、數(shù)字顯示器(10)，除法器(17)、測溫電路(11)，自動(dòng)換算電路、鍵盤等構(gòu)成。由振蕩器(5)輸出的1000Hz交流信號經(jīng)高電抗元件(4)探頭(1)、(3)加到被測導(dǎo)納上。由探頭正極(3)拾取的電壓信號經(jīng)放大器(6)放大，再經(jīng)濾波器(7)濾波，得到純凈的1000Hz交流信號，再經(jīng)線性檢波器(8)得到與輸入交流成精確線性關(guān)系的直流脈動(dòng)信號，再經(jīng)低通濾波器(9)得到平滑的直流信號，將它送到除法器(17)進(jìn)行除法運(yùn)算，除法器的輸出與輸入成反比關(guān)系，因?yàn)槠漭斎胄盘柷∨c被測量的導(dǎo)納值成反比關(guān)系，所以除法器運(yùn)算后的輸出信號就與被測量導(dǎo)納值成正比關(guān)系(如圖2B所示)，實(shí)現(xiàn)了模擬信號的線性化。
其測溫和自動(dòng)換算電路是以具有存貯功能的計(jì)算器芯片(16)為核心，在電路設(shè)計(jì)時(shí)已將規(guī)定的三個(gè)換算公式編成計(jì)算程序，存貯在計(jì)算器中。測量工作按下列四個(gè)步驟進(jìn)行①存入數(shù)據(jù)。通過鍵盤(13)，控制尋址電路(12)，經(jīng)門(15)分別尋找到計(jì)算器(16)中的厚度和面積存貯單元地址，然后利用鍵盤(13)的數(shù)據(jù)輸入鍵將膜厚和面積數(shù)據(jù)分別存入計(jì)算器(16);②測量。開關(guān)k置T，由測溫電路(11)測量環(huán)境溫度，溫度信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(14)變換成數(shù)字信號，再經(jīng)門(15)存入計(jì)算器(16)，同時(shí)在數(shù)字顯示器(10)上顯示出溫度值;③導(dǎo)納測量。開關(guān)K置y，導(dǎo)納信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(14)和門(15)送入計(jì)算器(16)，同時(shí)在數(shù)字顯示器(10)上顯示出測量的導(dǎo)納值;④換算。由鍵盤(13)上的換算鍵控制，計(jì)算器(16)按預(yù)先存入的計(jì)算程序換算出修正的導(dǎo)納值。這一數(shù)值在數(shù)字顯示器(10)上顯示出來。以上測量工作受到時(shí)序控制電路(18)發(fā)出的操作控制脈沖的控制。
其線性檢波器(如圖4所示)由運(yùn)算放大器(5)、二極管(3)、(4)和電阻(1)(2)構(gòu)成。在輸入信號的正半周，放大器(5)輸出為負(fù)，二極管(3)導(dǎo)通。(4)截止、輸出電壓u
為零，在輸入信號的負(fù)半周，放大器(5)輸出為正。二極管(3)截止，(4)導(dǎo)通，(1)(5)(2)構(gòu)成反相放大器，輸出uo成為與輸入ui成線性關(guān)系的正極性脈動(dòng)直流信號，這一信號再通過低通濾波器，就實(shí)現(xiàn)了交流信號到直流信號的線性轉(zhuǎn)換。
其除法器(如圖5所示)由模擬乘法器(1)運(yùn)算放大器(2)和電阻(3)、(4)構(gòu)成。VR是一個(gè)恒定電壓，因?yàn)镮1＝I2，取電阻3＝4，則Vm＝-VR，據(jù)模擬乘法器(1)的輸出特性Vm＝K·Vi·Vo ……(1)得到Vo＝ (Vm)/(K·Vi) ＝- (VR)/(K·Vi) ……(2)式中K為乘法器(1)的相乘系數(shù)，利用這個(gè)電路就可實(shí)現(xiàn)對輸入信號Vi的模擬除法運(yùn)算，使輸出Vo與輸入Vi成反比關(guān)系。
其測溫電路(如圖6所示)由溫度傳感器(3)，電阻(2)和運(yùn)算放大器(4)構(gòu)成一個(gè)反相放大器，當(dāng)溫度變化時(shí)，傳感器(3)的電流I1發(fā)生與絕對溫度成正比的變化，而I2會發(fā)生等量變化，這時(shí)在輸出端就可得到與絕對溫度成正比的電壓信號Vo。
其模/數(shù)轉(zhuǎn)換器電路由單片A/D轉(zhuǎn)換器，寄存器、門電路和譯碼器構(gòu)成、輸入的模擬信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變成BCD碼，送到寄存器，寄存器的輸出在操作控制脈沖的控制下，經(jīng)過門電路和譯碼器變成串行輸出的十進(jìn)制信號送到計(jì)算器中。
其時(shí)序控制電路由時(shí)基發(fā)生器，循環(huán)計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器和門電路構(gòu)成，其功能是對測溫，測導(dǎo)納以及換算等不同的工作狀態(tài)向計(jì)算器發(fā)出不同的控制信號，用于控制計(jì)算器的操作。
其尋址電路由計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器和門電路構(gòu)成，它在尋址鍵控制下可依次調(diào)出原來存入各存貯單元的面積，膜厚和溫度數(shù)據(jù)，如果某一數(shù)據(jù)需要改寫，可在調(diào)出該數(shù)據(jù)后用鍵盤打入新的數(shù)據(jù)，然后在存入鍵控制下存入計(jì)算器。
其鍵盤由數(shù)據(jù)輸入鍵和操作鍵構(gòu)成，用于輸入厚度、面積等數(shù)據(jù)和進(jìn)行測量及換算等功能的操作。
圖1為ANDTEST-yD型儀器的導(dǎo)納測量原理方框圖，圖2A為反比例函數(shù)曲線;圖2B為正比例函數(shù)曲線，圖3為本發(fā)明的原理方框圖;圖4為線性檢波器原理圖;圖5為除法器原理圖;圖6為測溫電路原理圖。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是①解決了模擬信號的線性化問題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字顯示，從而提高了測量精度和分辨率，擴(kuò)大了量程，方便了測量數(shù)據(jù)的讀取。②實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測溫和自動(dòng)換算，可直接顯示出用于評價(jià)鋁陽極氧化膜封閉質(zhì)量的修正導(dǎo)納值，省掉了手工換算工作，使國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2931規(guī)定的試驗(yàn)步驟得到簡化。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種用于檢查鋁陽極氧化膜封閉質(zhì)量的導(dǎo)納測量儀(圖3)。它由電解池(2)。探頭(1)、(3)、振蕩器(5)高電抗元件(4)。放大器(6)。帶通濾波器(7)。低通濾波器(9)組成。其特征是所述的導(dǎo)納儀還包括一個(gè)除法器(17)、一個(gè)測溫電路(11)。一個(gè)自動(dòng)換算電路。一個(gè)數(shù)字顯示器(10)和一個(gè)線性檢波器(8)。
2.按照權(quán)利要求
1所述的線性檢波器(圖4)，其特征是它有一個(gè)放大器(5)和兩個(gè)二極管(3)、(4)，其中二極管(3)接在放大器的負(fù)反饋電路中，二極管(4)接在放大器的輸出電路中。
3.按照權(quán)利要求
1所述的除法器(圖5)，其特征是它有一個(gè)放大器(2)和一個(gè)接在放大器(2)的反饋回路中的模擬乘法器(1)。
4.按照權(quán)利要求
1所述的測溫電路(圖6)其特征是它有一個(gè)溫度傳感器(3)和一個(gè)放大器(4)，其輸出電壓信號Vo同環(huán)境溫度成正比。
5.按照權(quán)利要求
1所述的自動(dòng)換算電路(圖3)，其特征是它有一個(gè)具有存貯功能的計(jì)算器芯片(16)，一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(14)，一個(gè)尋址電路(12)一個(gè)時(shí)序控制電路(18)一個(gè)門電路(15)一個(gè)鍵盤(13)和一個(gè)數(shù)字顯示器(10)。
6.按照權(quán)利要求
5所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征是它由單片A/D轉(zhuǎn)換器，寄存器，譯碼器和門電路構(gòu)成。
7.按照權(quán)利要求
5所述的時(shí)序控制電路，其特征是它由時(shí)基發(fā)生器，循環(huán)計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器和門電路構(gòu)成。
8.按照權(quán)利要求
5所述的尋址電路，其特征是它由計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器和門電路構(gòu)成。
9.按照權(quán)利要求
5所述的鍵盤，其特征是它由數(shù)據(jù)輸入鍵和操作鍵構(gòu)成。
專利摘要
測量鋁陽極氧化膜封閉質(zhì)量的導(dǎo)納儀。它由電解池、探頭、振蕩器、高電抗元件、放大器、帶通濾波器、線性檢波器、低通濾波器、數(shù)字顯示器、除法器、測溫電路、自動(dòng)換算電路構(gòu)成。本發(fā)明解決了模擬信號的線性化問題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字顯示，提高了測量精度和分辨率，擴(kuò)大了量程，方便了數(shù)據(jù)讀取，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測溫和自動(dòng)換算，簡化了試驗(yàn)步驟，節(jié)省了工時(shí)。
文檔編號G01N27/26GK86100248SQ86100248
公開日1986年9月3日 申請日期1986年1月10日
發(fā)明者張鳳林, 王興庫 申請人:機(jī)械工業(yè)部沈陽儀器儀表工藝研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan